短时气压干扰下TJ-Ⅰ、TJ-Ⅱ型体应变观测频谱对比分析

短时气压干扰是形变观测中常见且显著的影响因素之一。本文选取易县地震台2015年3月1日至12月31日的TJ-Ⅰ型和TJ-Ⅱ型体应变观测分钟数据为研究对象,对受气压干扰的主测项与钻孔气压观测值进行对比分析,利用小波变换方法分别提取出高、低气压环境干扰下两台仪器观测值在不同频段的频谱特征,结果显示:对于短时气压干扰,TJ-Ⅰ型与TJ-Ⅱ型体应变均与气压变化发生同步响应;在高气压干扰下,两套体应变主测项及其辅助气压测项分别在其小波6阶细节上的变化同步且相关系数接近;对于低气压干扰,TJ-Ⅱ型体应变主测项与其钻孔气压测项在高频6阶的节相关系数更大,说明TJ-Ⅱ型体应变更易于在高阶细节部分识别低气压干扰。     

地壳应变场对气压短周期变化的响应

大气压力变化可分为由日、月引力和太阳热辐射产生的潮汐变化和非潮汐频段的短周期气压变化,其引起的地壳应变可达10-9量级.我们选用分钟采样的观测精度达10-9量级的钻孔应变仪,对山东省泰安台2O02～2005年气压及体应变分钟值资料进行深入分析,研究了地壳应变场对短周期气压变化的响应规律.频谱分析结果表明,短周期气压变化对体应变的影响主要集中在周期大于2000 s的低频段.利用小波分解方法,得出了短周期气压系数随不同频段和不同时间的变化规律:高频段(周期小于960 s)气压系数数值较小,随频率变化幅度较大;低频段(周期大于960 s)气压系数数值较大,但变化趋于平稳;在频段一定的情况下,短周期气压系数随时间变化较平稳.从钻孔应变仪观测原理和按余弦函数分布的载荷作用于地壳表面的应力解出发,得出了地壳不同深度对不同频率短周期气压场的响应,理论计算与实际观测基本相符.研究结果表明,短周期气压变化对低频信号(周期大于2000 s)的影响较大,提取低频地球自由振荡信号时要消除气压影响,对苏门答腊大地震激发的地球球型自由振荡的功率谱分析验证了这一结论.     

湖州地震台钻孔体应变仪和伸缩仪记录资料对比

先对安装在湖州地震台"7号"人防山洞内的伸缩仪记录的线应变求得面应变,以及对安装在同一个山洞内的钻孔体应变仪进行气压消除后,对两者的同步观测数据进行对比和分析。以地球应变固体潮为参照,确定两种应变观测数据基本一致。证明这两种基线长度和安装方式不同的仪器,观测到的地层面应变在固体潮频段具有可比性。     

据频谱特征分析短时气压波动对体应变的影响

针对短时气压波动对体应变观测资料的影响,整理易县台2002～2007年体应变、气压、降水等分钟值资料,并从中选取4个具有明显特征的时间段,采用数字滤波去除原始数据中的长周期成分,用快速傅里叶变换分析体应变的高频谱特征。计算结果表明,短时气压波动对体应变高频谱特征具有显著影响,主要影响周期为53～67 min;在气压平稳情况下,体应变的优势周期相对集中,高频谱幅度最小;而在短时气压波动及降水情况下,体应变的优势周期更趋于分散,体应变响应幅度相对较大。对体应变分钟值资料的高频信息进行分析时,需要采取回归分析、数字滤波等方法消除短时气压波动对体应变观测资料的影响。     

洞体应变对高频气压波响应的传递函数——以陕西宁强台为例

自2011年观测以来,陕西宁强台洞体应变的高频气压效应甚为显著,但其频率依存性至今尚不明晰。为此,本文尝试采用相干函数和传递函数等方法,对该台2019年1月1日—4月2日的洞体应变和气压数据进行了系统诊断。结果表明,在8～40cpd频段内,洞体应变对气压具有较强的频率依赖性,即气压系数和相移均会随频率的变化而呈现非线性变化,其中,最大气压系数为7.80×10^-9/hPa,相位超前可达108.27°,且NS和EW分量的气压响应有所差异。上述结果将有助于该台高频噪声的物理溯源,同时还能为高频气压效应的分频段改正等提供量化依据。     

昌平北大200号台Sacks体应变干扰分析与震例研究

对昌平北大200号台Sacks体应变观测值与固体潮、气压、水位关系进行了初步分析,并在干扰分析的基础上对2008年5月12日四川汶川8.0级地震前体应变观测资料进行了震例研究。震前该台体应变观测到的短临异常可靠,异常特征:①汶川地震前体应变记录到1年尺度的趋势异常,表现为拉张性变化,累计量约4 000×10~(-9),与之配套的是临震前兆异常也表现为拉张型的突变;②在2008年3月1日~5月7日体应变记录到了拉张型的间断突变异常;③在2008年4月13日~5月11日记录到间断的形态畸变,其中有4次之后出现压性突变;④在2008年5月1~3日、5、7、9~12日的畸变过程中出现高频成分增多的现象,通过小波分析,发现是震前慢地震引起的。分析结果表明,在对气压、水位等于扰因素分析的基础上,体应变观测出现应变固体潮畸变,并在畸变过程中连续多次出现张性压性突变、高频成分增多等异常现象可作为地震短临预测的指标。     

飑线天气过程对云南洞体应变干扰的特征与机制

2016年4月19日云南地区爆发了一次强飑线天气,并相继对楚雄和昆明台的洞体应变观测产生了显著干扰.那么其扰动的全貌和机制究竟如何?截止目前,还鲜有研究.有鉴于此,本文结合多普勒天气雷达和地面气象观测要素数据,对楚雄和昆明台洞体应变的响应历程进行了深入分析.结果表明：(1)飑线过境时的“雷暴鼻”是洞体应变呈脉冲状张性变化的主因,由此产生的最大应变量为19.04×10^-9;(2)各台洞体应变的扰动形态与“雷暴鼻”高度相似,说明其台基岩体均能以线弹性变形的方式响应飑线过程中的气压剧变;(3)“雷暴鼻”中周期性气压的能量主要集中在8～20 cpd频段内;(4)洞体应变对“雷暴鼻”的响应存在一定的相位超前现象.以上结果,不单有助于辨识云南地区洞体应变时序曲线中飑线噪声,而且还能为高频段气压效应的精确改正等提供观测证据.     

气压对库尔勒水管倾斜观测的影响机制研究

选取库尔勒台十五数字化改造后的气压和水管倾斜观测资料,利用小波分析方法分离观测数据中的信号,将相同频段的水管与气压进行相关性分析。分析结果表明,气压对水管倾斜观测的影响主要表现为线性关系,并且气压对水管影响的优势周期是64~128 h。     

库尔勒铁门关钻孔体应变观测干扰异常分析

对库尔勒铁门关体应变2010~2015年观测资料中出现的短时波动异常因素进行了分析研究。分析了降雨、钻孔附近小水渠放水、仪器供电和数采死机等干扰因素,对气压波动、水位变化和降雨等干扰产生的不同影响机制特征进行总结。结果表明,体应变数据曲线中的短时波动主要与地下水位变化、气压的短周期扰动、钻孔四周有裂隙相关,但不能通过相关分析完全剔除。     

周期气压波对地壳应变场观测影响的若干因素分析

地壳应变场常用钻孔体应变仪进行测量,而周期为几分钟到几小时的短周期气压波是影响体应变仪工作的一种长期因素.本文以Evertson等人推导的体应变短周期气压干扰模型为基础,从理论上进一步探讨了体应变气压影响系数与气压周期、岩石弹性参数和井孔深度的关系及变化规律.由于体应变观测井孔存在耦合效应,又建立了大气压垂直载荷作用下观测井孔耦合系数计算方程,比较了在多重因素作用下体应变气压影响系数理论观测值与无孔岩石真实值之间的差异,并与涞水、顺义、东三旗和昌平台的Sacks体应变实际观测资料进行了比对分析.这对地震前兆微动态信息背景场的探索具有实际意义.      

应变固体潮资料与气压的相关分析及其改正的一种方法

通过对应变资料和气压资料的频谱分析，将固体潮频段的信息分别提取出来，再进行相关分析，二者显示出了很强的线性相关性。据此，对应变观测资料进行了气压改正，使应变固体潮调和分析的各项精度指标有了明显的提高，指出该方法的实用效果，同时，对气压改正中存在的问题也进行了讨论     

体应变的气压效应

通过对河北省张家口地震台体应变和气压观测和对比分析,探讨了消除气压干扰的方法。指出用别尔采夫滤波法去掉体应变固体潮和气压的短期用回归方程、相关分析、求气压系数,体应变残差等可排除气压干扰。结果表明,当体应变观测曲线出现异常时,消除气压干扰后,异常更加明显,更有利于对异常的识别和判断。发现去掉干扰后的体应变曲线与１９９８年１月１０日河北张北６．２级地震存在一定的对应关系。     

温泉地震台钻孔体应变观测资料分析

对新疆温泉地震台钻孔体应变日常观测中的常见干扰进行识别,应用维尼迪科夫调和分析方法检测观测资料内精度和稳定性,分析了气压、水位对体应变观测的影响程度。分析结果表明,新疆温泉地震台的体应变观测较稳定,满足地震监测的需求条件。     

体应变观测中的气压干扰机制和排除方法的研究

建立体应变理论气压干扰模型,通过实际观测资料研究了气压对体应变月变和日变的干扰过程,探讨消除干扰的方法,且和水位资料作了对比分析。     

黄山地震台体应变气压效应分析及修正

收集整理黄山地震台体应变和气压观测资料,通过分析发现,气压变化对该台体应变观测数据有明显的干扰,且二者呈正相关关系。根据仪器工作原理,运用别尔采夫滤波、回归方程、相关性分析等建立数学公式,能够对气压效应进行有效改正。     

安徽省TJ-Ⅱ型钻孔体应变观测资料干扰分析

对安徽省内同一时间安装,不同地理位置,不同构造条件的5个台站TJ-Ⅱ型钻孔体应变观测资料进行分析,结果表明:5个台站体应变受到的干扰因素存在差异,其中合肥、黄山台体应变受地下水位、降雨、气压影响明显,两台体应变和水位相关程度达到0.85以上,气压相关程度达到0.70以上,降雨干扰系数较大,其中合肥台约为为0.50×10~(-8)/cm。蚌埠台钻孔应变存在严重抽水干扰,产出数据规律不明显;六安台钻孔体应变受水位干扰较小,短周期气压干扰明显,嘉山台仪器安装在无水钻孔内,受降水和水位干扰较小。     

体应变观测中的气压干扰机制和作方法的研究

建立体应变理论气压干扰模型，通过实际观测资料研究了气压对体应变月变和日变的干扰过程，探讨消除干扰的方法，且和水位资料作了对比分析。     

雷暴产生的气压突变对体应变与同井水位干扰的对比研究

对首都圈地区涞水台等Sacks体应变与同井水位数字化分钟值观测数据进行对比研究,发现在雷暴时段二者潮汐观测曲线会发生同步显著畸变异常。经小波分析、回归分析和功率谱分析,并与气压资料比对,证实这是由于雷暴引发了气压瞬间突变而产生的干扰,其幅值比背景值分别高近8倍和11倍,这种现象主要集中在雷雨季节的6～8月。进一步研究了周期气压波对体应变与井水位的影响规律和机制,并将雷暴日与无雷日气压对体应变和井水位的影响系数曲线进行了比较,总结了它们之间的差异和特征。     

乾陵地震台钻孔体应变观测资料分析

选取乾陵地震台2018—2020年钻孔体应变观测资料,进行完整性、年零漂和观测资料精度分析,通过采样调和分析,评价观测数据质量,并对自然环境变化、仪器系统故障和人为干扰对观测数据的影响进行分析,探讨该台钻孔体应变观测映震能力,认为： ①乾陵地震台体应变测项运行良好,观测数据质量较高; ②降雨、气压是影响体应变观测数据的主要干扰因素; ③体应变对全球7级以上、中国6级以上地震同震响应较明显,震级越大,同震响应持续时间越长。     

日月食现象对库尔勒体应变观测的影响

通过对库尔勒体应变观测的畸变现象分析,认为日、月食现象对体应变及辅助气压观测有显著影响,且产生的影响不同,正确认识日、月食现象对体应变观测的影响,对于识别地震前兆异常具有一定意义。