卫星热红外观测进行地震预报的可能性分析

阐述了低空大气卫星热红外增温的理论基础，及与其他异常的关系。简述了地震前低空大气卫星热红外增温的普遍性，卫星热红外观测技术的特点和问题，及利用低空大气卫星热红外增温预报地震的可能性。     

地震前红外异常的基本特征与成因机理

通过分析发生在中国及相邻地区的40多次地震的卫星热红外图像,总结了卫星红外临震异常的基本特征。对有关异常成因机理的诸家观点进行了阐述,提出了作的倾向性意见。一般情况下Ms＞5地震前均有较清晰的红外临震异常显示,低空大气－地面增温幅度显,并表现出突发性和阶段性特征。异常面积与震级的大上呈一定程度的正相关。作倾向于认为,临震大气静电异常对大气的极化作用是产生热红外异常的主要原因,异常大气的温室效应也是不可忽视的因素。     

1998年1月10日张北6.2级地震前可能的卫星热红外异常现象.

利用华北北部（113～119E,38～42N）的NOAA-AVHRR 热红外通道数据,采用震兆红外异常监测快速处理系统软件,对遥感数据进行了辐射校正、几何校正和大气校正等处理,反演地表温度;结合地质状况,排除干扰因素的影响,利用图象差值法提取热红外温度异常;并以张北6.2级地震为例,总结了热红外异常的时空变化特征及其与地震预报的关系． 在张北地震前十几天,沿张家口——渤海地震带上出现了较大范围的热红外温度异常现象,异常区域呈条带状,具有一定的区域性的构造背景;异常在空间上从外围向震中发展,震中位于热红外异常增温区边缘．利用临震前出现的卫星热红外异常进行地震预报探索,有可能为地震预报开拓一条新的观测途径．      

张北地震与大气增温异常

通过对大气总温度资料的分析,认为１９９８年１月１０日张北地震前几天,震区及其周围的增温异常是一种临震前兆。异常的空间由显示,震中区及其附近为强异常区,并且被弱异常区所包围;该次地震可能是ＮＷ向的张家口－北京－蓬莱断裂带向西扩展活动所致,同时也与尚义－多伦等ＮＥ向断裂的活动有关。总温度等值线的系列演变图概略的反映出了应变能的积聚－扩展－释放的全过程。     

卫星热红外增温机制的实验研究

不同比例的混合气体(CO2和CH4等)在瞬变电场的作用下可引起增温约6℃，太阳辐照上述混合气体可引起增温约3℃．以本实验研究结果为基础阐述了低空大气卫星热红外增温的机制:地壳突发性放气和低空静电场突变作用引起低空大气热红外增温的关系．初步认为在中强地震前热红外增温异常需要满足气体突发释放与静电场突变同时出现的条件．      

突发性地面增温与临震前兆——以1988年澜沧、耿马7.6,7.2级地震为例

本文通过较多的地面温度资料分析,认为1988年11月6日澜沧、耿马地震前几天,震区及其周围大范围的突发性地面增温异常是一种临震前兆,总结了增温异常的时空演变规律与地震活动的关系,并对其形成机制提出初步想法     

门源、共和地震前甘青交界地区浅层地温异常时空分布特征

本文研究了１９８６年门源６．４级地震和１９９０年共和７．０级地震地，１９８０－１９９０年青海省东北部甘青交界地区浅层地温场的时空分布特征。主要结论如下：门源地震前，１９８９年出现以青海湖为中心的浅层地温增温区，其中从湟源－门源－带形成椭圆形地温高值区，１９８６年访温区地温下降；共和地震和前从１９８７年出现大面积、长时间浅层地温增高区。增温幅度较大的地区集中在青海省湟源－共和－兴海－线。距震中区较远     

福建地区MODIS卫星热红外资料异常分析

根据MODIS卫星热红外数据,利用透热指数法和亮温增温异常点比值法,分析福建地区地震震前的热红外时空异常变化,发现透热指数与福建地区中等地震有较好的对应关系,而地表的亮温增温异常区与未来发生的地震震中较为接近。     

1998年广西环江M_S4.9地震前卫星热红外异常分析

收集了1998年2~5月广西环江MS4.9地震震区连续的NOAA/AVHRR卫星遥感热红外资料,经过去云等数据处理,选取当地夜间时段的热红外数据进行地表温度反演,分析地震前、后地表温度异常时间演化过程及其异常空间分布与活动断裂关系,并讨论了震区地形地貌、季节性气候等非构造因子对地温异常的影响。结果表明:(1)在环江MS4.9地震发生前2个月震中附近出现热红外异常增温现象,异常增温与发震时间有一定对应性。显著增温主要表现在震前半个月左右,震后温度逐步下降;(2)对地形地貌、季节性气候等非构造因子进行相关分析表明,环江MS4.9地震反映出反季节变化的震前构造"增温"信息;(3)异常升温由震中沿NW与NE向共轭断裂交叉发育,与此次环江地震NW向发震构造较为一致。充分考虑地形地貌、季节性气候等非构造因素对异常升温的影响,认为此次环江MS4.9地震前热红外升温可能为震前短临异常现象。     

在热红外短临地震预测研究中NCEP资料的引用

利用地震短临阶段孕震区内普遍出现的大气-地面增温异常来进行短临地震预测,是近年来我国地震科技工作者进行短临地震预测研究的一个新方向.对地面增温异常的监测多数是通过分析气象卫星云图的热红外辐射异常来实现的.而气象卫星星载辐射计测到的是各种下垫面(包括海面、陆面和云顶)的红外波段辐射特征和强度.所以,当孕震区上空有较厚的云层时,云图资料就无法反应该地区地面增温现象,自然也就无法用于地震预测.根据我们对我国东部1988～1999年期间里氏5.0级以上地震的GMS卫星云图分析,有多于50%的GMS云图资料因为孕震区有云而无法用于我们的研究.因此,尽管15年来的研究和试报实践证明,用卫星红外异常作地震短临预测是很有发展前途的新武器,但单用卫星红外云图还是具有一定局限性的.为了弥补气象卫星资料云图上述的不足,本研究中心,自2003年5月开始引入了NCEP全球再分析资料.该资料多用于气候分析,而将它用于地震短临预测的研究,在国内外尚属首次.     

共和7.0级地震前地震活动特征

本文从背景性地震活动、地震活动的时空分布以及前兆震群活动等基本特征出发，分析了共和地震前地震活动的异常特征。结果说明，共和地震是发生在青藏高原北部地震区地震活动增强的背景中。震前２０年存在着中强地震空区。震前２－３年几乎同步出现了多种测震学异常。但无短临信息的前震活动。     

景谷6.6级地震前后MODIS卫星热红外信息分析

收集了2014年7月至2015年1月云南景谷MS6.6地震区连续的MODIS/Terra卫星遥感热红外资料,经过去云等数据处理,选取观测质量最佳的北京时间凌晨4—6时的热红外数据进行地表温度反演,分析地震前、后地表温度异常时间演化过程及其异常空间分布与活动断裂的关系,并讨论了震区地形地貌、季节性气候等非构造因子对地温异常的影响。结果表明:1)在景谷MS6.6地震发生前2个月震中附近出现热红外异常增温现象,异常增温与发震时间有一定的对应性。显著增温主要表现在震前半个月左右,震前7d异常增温幅度达到峰值,震后温度逐步降低,同时景谷MS5.8、MS5.9强余震发生前半月也存在一定程度的异常升温;2)与地形地貌、季节性气候等非构造因子的相关分析表明,景谷MS6.6地震反映出破年变的震前构造"增温"信息;3)异常升温由震中沿SN—NE向共轭断裂交叉发育,这与景谷MS6.6地震区域构造应力场水平最大主应力NNE-SSW向优势分布较为一致,充分考虑地形地貌、季节性气候等非构造因素对异常升温的影响,认为此次景谷MS6.6地震前热红外升温可能为震前短临异常现象。     

利用遥感技术研究断层现今活动的探索--以玛尼地震前后断层相互作用为例

在前人工作的基础上,提出了利用遥感技术探测活动断层现今活动的新思路,以１９９７年玛尼７．９级地震为例,研究了地震前后震中周围地区地温旬的动态演化。研究证实在玛尼地震前２０ｄ阿尔金断带的东段就开始出现增温现象,然后逐渐扩展,形成了明要带。这条带一直持续到１１月８日玛尼强震的发生,地城后此增温异常条带逐渐消逝,而引发玛尼地城的玛尔盖茶卡断层在震前２ｄ才开始出现增温异常。图像的变化过程显示,玛尼地震与队     

地震前卫星红外异常与发震断裂的关系研究——以2001年昆仑山8.1级地震为例

以 2 0 0 1年 11月 14日昆仑山 8 1级地震为例 ,运用月均亮温点对点差值分析法和断裂带内外亮温差值分析法 ,研究了活动断裂与震前红外异常的空间关系及发震断裂上震前卫星红外异常的时间演化过程。研究发现 :震前月平均亮温相对于 2 0 0 0年同期平均亮温的增温区沿发震断裂呈条带状分布 ;从震前 1个半月的 2 0 0 1年 10月开始 ,断裂带内外的相对温差发生明显变化 ,断裂带内的平均亮温与其外围的平均亮温差从 - 2℃增加到 1℃ ,相对增温幅度达 2～ 3℃左右 ,地震之后相对温差又回到正常状态。由此可见 ,震前卫星红外增温与东昆仑断裂带存在着明显的对应关系 ;地震前沿断裂带的红外增温大于其它地区。断裂带内外亮温差值分析法是定量研究红外增温与活动断裂的时空关系、挖掘震前增温异常的有效方法     

气体受激增温的实验研究

试验结果基本证明了热红外温度异常与太阳照射、大气电场、大气成分密切相关。非极性气体如CO2 、CH4 的含量越高, 增温越大。而极性气体, 如水蒸气则相反, 含量越高, 增温越小。CO2 、CH4 含量高的大气, 其增温远远超过单纯由温室效应引起的增温, 其幅度可达10℃,而水蒸气引起的增温还没有单纯由其温室效应引起的高。     

震前云下增温异常及其时段特征

利用卫星热红外图像资料做地震短临预报, 主要依据的是地表大气增温异常在卫星图像上的亮温反映。 但在阴云密布的天气条件下, 这种预报方法却受到了限制, 因为卫星无法探测到地面或水面是否有增温异常。 通过气象资料分析, 得知云层或其他气象条件引起的降温并不能改变震前地表温度增加的趋势。 某些地震之前虽然震中及其附近地区天空阴云密布, 地面增温幅度却可高达十几度。 云下增温曲线可划分为3个时段(即A、 B、 C段), 其中A段与C段分别为增温前与震后的温度变化曲线, 多与日照时间呈正相关关系, 特别是A段的这种关系更具普遍性。 然而, 反映震前地面增温特征的B段却与日照时间没有明显的相关性, 可见这种持续增温、 与云量无关的波状增温等都主要不是由日照或气象条件引起的, 而是一种与地下应力作用、 气体释放、 瞬变电场等有关的震兆现象。 因此, 提高对云下增温的系统观测能力, 是改善热红外地震预报的有效途径。     

台湾海峡7.3级强震前的热红外增温异常

描述了１９９４年９月１６日台湾海峡７．３级地震前，在震中区附近上人观测到大面积的突发性增温异常带。并对该异常带的形成机理作了探索。     

天体引力方法在卫星红外地震短临预测中的应用

天体的引潮力能否触发地震的问题早已引起人们的关注,许多学者作了大量的研究和分析,得到一些有说服力的统计结果.但这些都是从单一角度进行地震发震研究,任振球等将天体应力与地应力结合研究地震预报.地震发震前后卫星热红外图像异常增温已经得到广泛的认可,如何将红外异常增温为主导与天体引力为诱导的方法相结合,对地震时空强三要素预报,是一个有价值的研究课题.     

卫星遥感资料在地震预报中的应用研究——以1991年柯坪6.5级地震为例

以１９９１年柯坪６．５级地震为例，对利用卫星热红外遥感资料监测临震地表热红外异常进行了探索研究，在柯坪地震前，震中地区出现热红外异常，震前２天异常最显著，震后３天异常恢复。异常形态呈条带状，分布范围与柯坪断裂基本一致，６．５级地震就发生在增温异常的中心地区附近。     

于田7.3级地震前MODIS卫星热红外异常分析

收集了2014年1—2月新疆于田7.3级地震区连续的MODIS/Terra卫星遥感热红外资料,经过去云等数据处理,选取观测质量最佳的北京时间凌晨4—6时的热红外数据进行地表温度反演,分析地震前后地表温度异常时间演化过程及其异常空间分布与活动断裂的关系,并讨论了震区地形地貌、季节性气候以及雨雪天气等非构造因子对地温异常的影响。结果表明:1)在于田地震发生前1个月震中附近出现热红外异常增温现象,异常增温与发震时间有一定的对应性。显著增温主要表现在震前半个月左右;在临震前5~6d,增温异常达到峰值,震后温度迅速下降;2)与地形地貌、季节性气候以及雨雪天气等非构造因子的相关分析表明,震前反映出反季节变化的构造"增温"信息,雨雪天气对震区异常升温产生一定程度的影响;3)震中附近西南部的谷地、盆地断裂构造复杂,热红外异常增温起始于此,并沿断层逐步向震中迁移;4)异常升温区域呈条带状,与宏观考察的NE向主破裂带一致;充分考虑地形地貌、季节性气候、雨雪天气等非构造因素对异常升温的影响,认为此次热红外升温可能为震前短临异常现象。