云南地区地脉动噪声特征分析研究

对地震台站记录到的长时间背景噪声进行互相关可以得到台站间的格林函数, 进而可以对地下介质波速结构和波速变化进行研究。 对背景噪声来源方向和时空演化规律的分析, 是提高结果可靠性的重要基础。 本文利用分布在云南境内的43个宽频带固定台站2008—2010年的垂直分量记录, 计算了两两台站之间的互相关函数, 并用平均能量流的方法研究了云南地区5~10 s以及10~20 s两个频段内地脉动噪声能量的空间分布和时间演化。 研究结果表明, 云南地区5~10 s的地脉动噪声能量优势方向存在明显的季节性变化, 夏季优势能量方位角为180°~210°, 冬季则为70°~100°。 而10~20 s的地脉动噪声优势方向方位角较为稳定, 为180°~210°。 在这两个频段内噪声能量的强度都表现出了较强的季节性变化。 同时发现在5~10 s频段瑞利面波之前存在视速度接近30 km/s的前驱信号, 并对其可能来源进行了分析。     

向家坝数字遥测地震台网的台基地噪声分析

目前,国内大多数地噪声功率谱计算程序得到的都是加速度坐标系下的结果,且最高计算频率仅为20 Hz,而我国数字地震观测普遍使用速度平坦型特性,从计算上来考虑,使用速度坐标系绘制地噪声功率谱曲线更直观.另外,由于水库诱发地震观测将其频带上限扩展至40 Hz,台址地噪声分析频带也需要作相应的扩展.本文作者在向家坝数字遥测地震台网台址勘选数据的分析处理中,结合水库诱发地震监测的需要,编写了地动速度功率谱密度计算程序,计算出了勘选台站的功率谱密度及1/3倍频程1～40 Hz带宽的均方根值.     

张家口地震台和兴隆地震台地脉动信号初步分析

选取河北省张家口和兴隆2个台站的数字化地震仪连续1年,每日02～03时的地脉动记录,计算功率谱和自相关函数。结果发现兴隆台脉动谱中有4个比较突出的峰值,分别为0．3Hz、3Hz、8Hz、15Hz,张家口台只有3个峰值0．3Hz、3Hz、15Hz。兴隆台UD向的自相关函数呈现出一种比较典型的“红噪声”形态,EW向则呈现出负相关特征,认为可能是只作用于水平向的倾斜脉动的影响。小幅度的仪器干扰信号无论从脉冲标定还是地震波形中都很难发现的,而对脉动进行谱分析则很容易分辨。兴隆台和张家口台地脉动卓越周期时间曲线,基本集中在0．3秒,比较稳定。     

青藏高原东北缘区域地电脉动能谱变化分析

基于我国青藏高原东北缘地区的5个地电场观测台站2015年以来的长时段地电场数据,首先使用求取两信号互相关函数的方法压制了大部分不相关电磁扰动,然后通过高通滤波和信号的频谱、自功率谱和互功率谱分析,得到了互相关分析后各台站的时频变化情况,结果显示在1 Hz采样数据中10-3—10-1 Hz部分可能含有地电脉动信号.同时通过对大武台原始数据进行小波变换分析,并将同时段地电场观测与相关频段的地磁场观测进行对比,结果表明,地球电场在该频段内表现出P_c3—5的特点,地电脉动成分占优势,且10-3—10-1 Hz频段的能量较高,这一现象可能与地球磁层和电离层辐射波的稳定性有关.      

昆明地震台地面与井下地震观测背景噪声对比

对昆明地震台山洞内放置的宽频带地震仪BBVS-60及观测井内放置的GL-S60B深井宽频带地震仪所记录的资料,进行背景噪声对比分析,得到基岩地区地面及井下背景噪声干扰,为今后在云南地区推广井下观测提供参考依据。结果显示,在1—20 Hz频段内,井下台背景噪声RM_S值比地表台小,降噪效果UD向达30%以上,EW向达50%,NS向达60%。在100—30 s频带内噪声不降反升,原因有待进一步分析。     

丽江地震台新台址勘选

介绍了丽江地震台新台址勘选过程。使用GL-PS2型一体化地震计进行测点勘选工作,计算分析了2021年12月28日13时至30日12时连续48 h内的地脉动速度均方根值（RMS）和噪声功率谱密度,并对该时段内记录到的天然地震事件进行分析。结果表明,记录到的4次天然地震事件震相清晰易识,拟选台址背景噪声达到Ⅰ类台基噪声水平。综合分析认为,该拟选台址观测环境较好,符合地震台建设要求。     

云南地区背景噪声互相关函数中体波信号来源初探

利用云南地区43个宽频带地震台站记录的2008～2010年垂直分量数据,计算了台站对间的互相关函数并得到了5～40 s周期的瑞利面波信号。研究发现在5～10 s周期范围内,瑞利面波信号之前存在很强的前驱信号,该信号能量优势频段为0.1～0.2 Hz,其到时接近噪声互相关函数零点,视速度约为30 km/s。该信号到时随季节存在正负交替变化,进一步的质点分析表明该信号为出射角较小的P波信号。参考已有的研究,认为远场地脉动噪声源中的P波信号穿过地球深部到达云南地区,形成了噪声互相关函数中视速度较高的体波信号,并且相关的噪声源位置在冬季和夏季分别位于北太平洋和南印度洋,具有明显的季节性空间变化。     

四川地区地震背景噪声特征分析

选取四川省数字测震台网2015年1月1日至2018年12月31日期间60个固定台站的三分量连续波形记录,计算了台站噪声加速度功率谱密度及相应的概率密度函数分布,统计了不同频率下的噪声功率谱密度值分布,对不同区域、不同频率下背景噪声水平的变化特征予以分析。结果表明:大部分地震台站的高频段噪声由于受到台站附近人为的、规律的作息生活和生产方式的影响,呈现明显的季节性变化和日变化,即夏季噪声水平升高,冬季降低,在农历春节期间达到全年最低值,地理空间分布特征不明显;第二类地脉动冬季噪声水平升高,夏季降低,季节性变化明显,平均变化为1—5 dB,且冬季峰值出现的频率向长周期方向移动1—2 s,呈现明显的地理空间分布特征,川东地区平均噪声水平最高,攀西地区次之,川西高原最低;与第二类地脉动相比,第一类地脉动观测到的噪声能量较弱,季节性变化不明显,地理空间分布的噪声水平差异明显减小;在20 s以上的长周期部分,台站噪声未呈明显的季节性和地理空间分布差异。此外,将地震计安置在山洞和井下,可以有效地降低台站周围干扰源、温度和压强对高频段和长周期观测的影响,噪声水平低于地表安装方式。      

重力仪高频信息和地脉动的观测研究

本文介绍了应用电磁反馈零位检测技术改装的重力仪进行高频信息的观测。阐述重力仪高频信息频谱分布特征、数据采集、数字计算和随机信息的处理方法。利用高频信息可以很好地观测和研究地脉动,给出北京香山地震台利用重力仪高频信息观测所得的地脉动功率谱。分析了地脉动特征及其与台风过程的关系;讨论了某些大地震前所出现的地脉动异常现象。得出北京地区正常地脉动频率分布范围为0.13-0.32Hz,优势频率为0.2Hz,相应的卓越周期为5s的脉动频率异常,也可能在地脉动的正常频率处（0.2Hz左右）,出现幅度很大的脉动幅度异常,后者又往往与台风引起的幅度异常相混淆。     

汶川地震前后各台站台基地动噪声变化分析

利用"5·12"汶川地震前后三分向连续波形数据,对四川台网51个测震台站台基噪声功率谱进行计算,得到每个台站速度功率谱密度曲线及地面运动的速度记录的功率谱密度在1~20 Hz频带范围的均方根值,对地震前后各台地噪声水平进行了对比分析,结果表明:(1)51个台站的速度功率谱密度曲线均在高噪声和低噪声模型曲线间;(2)历经"5·12"汶川地震及"4·20"芦山地震后所有子台均适应宽频带观测要求,台站观测环境噪声水平全部符合规范要求。     

新疆数字地震台站观测动态范围和台基噪声的分析

介绍了新疆数字地震台仪器的配置,对新疆23个数字地震台站台基噪声进行分析计算。台站的观测动态范围,反映了观测仪器本身的性能和台基环境干扰背景的水平,有效动态范围大小反映记录地震信号的最大能力。台站(台网)的监测能力不仅取决于仪器的性能,而且还与台基的噪声背景有关。得出了各地震台台基的脉动噪声的均方根值、观测动态范围、地噪声功率谱。有效观测动态范围的大小与数字地震仪的种类和配置有关。新疆23个数字地震台中的21个台的台基地动噪声在1~20 Hz内符合中国数字测震台网技术规程的要求,而另外2个台,即二宫和石河子数字地震台没有达到规定指标。     

SITE EFFECT AND EARTHQUAKE DISASTER CHARACTERISTICS IN GUANGZHOU AREA FROM HORIZONTAL-TO-VERTICAL SPECTRAL RATIO(HVSR)METHOD

Site effect, which is related to the amplification of seismic waves, is mostly affected by the thickness and softness of sediment layers. The study of site effect in cities is becoming more and more important to the assessment of ground motions, seismic hazard and engineering seismology. However, in highly populated urban cities, traditional seismic surveys cannot be applied extensively due to their destructive consequences and high cost. The ambient noise, including microseisms and microtremor, could be acquired anywhere and anytime, and thus can serve as an effective source for engineering seismology. In order to get the site effect and distribution of sedimentary layers of Guangzhou area, one hundred QS-05A seismographs with frequency bandwidth of 5s-250Hz were deployed in early 2018 for 35 days. The inter-station spacing of these seismometers is approximately 2~5km. Using continuous ambient noise signals, we obtained the resonance frequency and amplification value beneath each station by horizontal-to-vertical spectral ratio(HVSR)method. Then sedimentary layer thicknesses as well as K-values, which are related to the site vulnerability to ground shaking, were calculated. Our results suggest that the resonance frequencies in Guangzhou area are between 1~6.5Hz. The resonance frequencies increase gradually from 1Hz on the north-east side to 6.5Hz on the south-west side of the study area. The sediment thicknesses change from several meters to about 40m, with the maximum thickness at around the estuary of the Pearl River. This distribution is consistent with the topography. The amplifications are mainly between 2~6. The largest amplification is around the Pearl River and the west part of Baiyun District. In general, the K-values are small(<20), less than the dangerous value, suggesting that Guangzhou area is relatively safe in ground shaking. However, there are three small areas beneath Huadu District, Sanshui District and Nanhai District. They all have K-values greater than 20, suggesting those areas are more vulnerable to earthquake destruction, and higher construction standard is needed. The reliability of our results is further supported by its consistency with topography and borehole data in Guangzhou area. Our results provide important information for shallow underground structure in Guangzhou area, and can be referred as guidelines in urban architecture planning and disaster prevention and mitigation.     

上海地震台阵地动噪声功率谱分析

介绍了功率谱分析的计算方法，并将功率谱应用于对上海地震台阵地动噪声记录的分析。结果表明，该台阵16个子台的地动噪声功率谱在高于1Hz的频域上均低于宽频带台站的平均值，说明各子台的背景噪声符合并优于地震观测对背景噪声的要求。而对于高频段的噪声则可通过台阵的独特的数据处理，很容易将其去除。     

安徽数字测震台网新参评台站背景噪声分析

计算并分析安徽数字测震台网9个新参评台站数字化记录背景噪声,得到各台址背景噪声均方根RMS值、有效测量动态范围、噪声功率概率密度谱,按照地噪声水平规定,对各台进行台基噪声分类,数据表明,9个新参评台站有4个Ⅰ类台址、5个Ⅱ类台址。对于9个新参评台站噪声功率概率密度谱及各频点噪声干扰源,分析认为,大多数台站在频率10 Hz附近存在2组概率较高的背景噪声,与白天和夜晚的不同噪声水平相对应。     

内蒙古区域背景噪声特征分析

应用PDF方法,计算了内蒙古现运行48个测震台站0.01~20 Hz频带范围内的功率谱密度(PSD)和1~20 Hz频带范围内噪声均方根(RMS)值,定量分析了内蒙古区域背景噪声水平。结果显示:平均噪声水平属于Ⅰ类的台站有45个,Ⅱ类有3个;台站背景噪声在1 Hz以上频段内,主要受公路和人为影响;在0.6~1 Hz频段内背景噪声水平差异较小;在低频段,水平向受温度和湿度影响大于垂直向,山洞台受影响小于地面台。     

山东数字测震台站台基背景噪声分析

介绍了山东数字地震台网基本情况,计算了40个测震台站台基背景噪声,利用Welch方法计算噪声功率谱密度（PSD）,进而计算地震台台基1—20 Hz地动噪声均方根值（RMS）和有效动态观测范围。根据计算结果,依照《地震台站观测环境技术要求》,对山东测震数字台网40个参评测震台站进行背景噪声级别分类,并分析不同台站背景噪声水平较低的原因,以期为测震台网的优化建设提供数据支持。     

巴里坤测震台背景噪声分析

选取2017—2021年巴里坤测震台数字观测资料,对近2 000 h波形数据,运用Welch平均周期法,计算得到该台台基背景噪声与噪声功率谱密度（PSD）及1—20 Hz地动噪声均方根值（RMS）。通过数据对比分析,认为2018—2020年,受G7、G575高速公路施工、人为干扰等影响,巴里坤测震台台基噪声水平不断升高,2019年噪声值达到最大。同时,对比巴里坤测震台在高速公路通行前后的背景噪声可知,2021年日、夜噪声差值高于2017年,且夏季高于冬季。     

烈度仪记录与强震及测震记录的对比分析以2015年河北昌黎ML4.5地震为例

以2015年河北昌黎M_L4.5地震中测震、强震及烈度仪台站记录到的事件波形为研究对象,通过对比分析挑选的两组观测台站的记录波形以及不同台站的噪声记录特征,获得了烈度仪台站观测记录能力及特点的认识.结果表明:烈度仪台站产出的记录在部分频段 (1—10 Hz) 与传统强震台站、测震台站均有较好的一致性,但在中长周期部分存在较大差异;在相同观测频带 (0.1—10 Hz) 下,由烈度仪台站记录积分得到的速度时程、位移时程也与强震台站、测震台站的观测结果具有良好的相关性,说明烈度仪台站产出的加速度记录具有一定的可积分性;烈度仪台站记录的噪声水平远超出强震台站和测震台站,基本为仪器自噪声,不包含天然地脉动成分.此外,由于本研究所用的烈度仪采用了16位的A/D转换器,对震相到时的精确拾取产生了不利影响.综上,本文认为烈度仪台站较适用于中强地震的近场观测.      

利用背景噪声互相关研究汶川地震震源区地震波速度变化

利用2007年3月至2009年3月四川数字地震台网的宽频带连续波形资料,通过计算地震背景噪声互相关提取台站对间的经验格林函数,在0.1～0.5 Hz频带下测量每天经验格林函数与参考经验格林函数的走时偏移,进而得到各台站对在该时段内的相对地震波速度变化.结果表明,2008年5月12日汶川M_s8.0级地震造成了震源区地震波速度的急剧降低,最大降幅达0.4%;大致以安县为界,余震带西南部地区在汶川主震后波速降即达到最大值,而东北部地区的最大波速降一般出现在主震后的1~4个月,相对地震波速度变化的这种分段特性与地震序列的时空分布特征有较好的对应关系;在震源区外围的四川盆地也观测到了震后波速降低,而川西高原内部则没有出现显著的波速变化.进一步的分析和计算结果表明主震的静态应力变化和强地面运动引起的地表破坏都不能很好地解释震后波速的急剧降低,地震导致的断层区内部结构破坏和周边介质应力状态改变可能是波速变化的主要原因.