台风引起的重力扰动现象

山东省泰安台LaCoste-PET型重力仪安装以来,出现了几次固体潮“脉动加粗”的情况．用高通滤波进行信息分离后发现,“脉动加粗”与2008年登陆我国最强的３次台风发生时间有很好的对应．烟台SSQ-2型倾斜仪表现出与重力仪同步“脉动加粗”的特征,泰安台JCZ-1型地震仪在台风发生期间也观测到了“纺锤形”振幅加大的情况,台风信号卓越周期为3—7s．分析结果表明,重力仪及倾斜仪的这些异常变化均是台风引起的扰动,“扰动”信号的频率、幅度在重力仪的监测能力内．“扰动”的出现与台风发展强度、移动速度及地理位置有关．      

重力仪与宽频带地震仪地震波信号分析及其在异常判定中的应用

以2011年3月11日日本东北M_S9.0地震和2013年11月23日3个典型地震(近震、 远震、 深远震)为例, 对泰安地震台JCZ-1甚宽频数字地震仪及LaCoste-PET重力仪的地震波信号进行频谱分析. 结果表明, 由于两套仪器的设计频率响应范围各有侧重, 其对地震波信号的采集能力也有所差别, 信号频谱分布也有所不同, 即地震仪卓越周期较重力仪偏小, 谱能量向高频方向集中, 而重力仪的频谱分布平坦且较地震仪响应周期大. 地震仪和重力仪对长周期地震波信号的响应仍有对应性和可比性, 对1 s以上的地震波信号均有响应, 对远震波形记录有较好的一致性. 宽频带地震仪和重力仪对地震波响应的特性, 为重力观测中阶变突跳等异常变化性质的判定提供了物理学指标, 对形变观测中可能出现的地震前兆异常的认识及判定具有重要意义.      

广西苍梧M_S5.4地震前华南地区连续重力异常分析

正实践表明,大震前的异常扰动现象已被高精度重力仪和宽频带地震仪监测到。如Lacaste ET重力仪和宽频带地震仪监测和证实了汶川地震前1—2天内存在周期为4—8 s的重力扰动,Gphone重力仪监测到日本M_S9.0大震前的连续观测重力异常和高频扰动,以及宽频带地震仪监测到的汤加M_W7.6地震和海地M_W7.0地震前的"震前扰动"现象。到目前为止,有关重力仪记录到的震前"重力扰动"及宽频带地震仪等仪器记录到的"震前扰动"的报道大都来自7.0     

风暴及台风天气引起的微震现象分析

本文主要利用时频分析法,基于2016年以来山东省泰安台重力仪及宽频带地震仪观测到的资料,对风暴天气和台风天气引起的微震现象进行研究. 结果表明:这两种天气过程产生的微震信号的频率基本分布在2—20 s之间,能量集中在5—7 s,15 s附近存在一个能量平稳加强的频段;风暴天气产生的微震信号具有由高频向低频演化的动态特征;两种天气条件下产生的微震信号均具有连续、高频及持续时间长的性质,反映了微震信号激发源的移动特征。 结合泰安台微震与风暴和台风天气的一一对应情况,认为微震是一种与近海风暴或远海台风活动有关的微震动过程,而不是与地震有关的前兆异常。      

地震台JCZ-1与JCZ-1T甚宽频带地震仪对比观测分析

采用成都基准地震台JCZ-1型和JCZ-1T甚宽频带数字地震仪同一时间段记录的地方震、近震和远震的地脉动噪声做功率谱分析.结果表明,JCZ-1和JCZ-1T型甚宽频带地震仪在主要频带内对地噪声的响应程度是一致的.在高频端和低频端JCZ-1T型地震计分辨率更高,且信噪比更高,高出10 ～ 20 dB.JCZ-1型地震计由于长期使用导致材料老化以及受环境温度或气流微量变化的影响,地震计的噪声较高,可能对地震波记录的幅值产生5％左右的影响.JCZ-1T型地震计在安装过程中所采取的保温、防气流扰动等各种防护措施是可靠的.     

风暴及台风天气引起的微震现象分析

正近年来,随着宽频带地震仪及数字化重力仪、倾斜仪在全国的广泛布设,越来越多的研究显示,宽频带地震仪、重力仪和倾斜仪都能观测到一种连续的地震动信号。国内较早的工作主要将其对应为大地震前的前兆异常或震前慢地震,但随后大量的研究表明,这种连续震动信号与台风和大风天气有关。国际地学界对这种连续震动信号的研究在1950年以后就有了比较明确的认识,一般把这种迭加在地脉动或固体潮观测曲线上、周期在2~20s之间的     

gPhone重力仪的面波频段响应实测研究

以中国大陆构造环境监测网络昆明台和恩施台gPhone相对重力仪连续重力潮汐观测数据为基础,研究了gPhone重力仪在1 mHz以上频段的高频响应。从瑞利面波角度获得gPhone重力仪的高频响应,并且通过与同址观测的STS-1地震仪LHZ分量数据进行对比,验证了gPhone重力仪高频观测结果的可靠性。对比从gPhone重力仪和STS-1地震仪观测数据中提取到的面波波形和群速度频散曲线,发现昆明台两类仪器观测到面波信号的振幅和相位都较为一致,而恩施台仅振幅较为一致,相位上存在较明显差异,gPhone重力仪记录的面波信号在各频段存在不同的时间延迟。用两类仪器观测数据获得了大地震激发的自由振荡,结果表明两类仪器观测到的基频球型模态自由振荡的频率和振幅都吻合较好,进一步验证了gPhone重力仪对高频频段信号振幅响应的可靠性。以上研究结果表明:利用gPhone重力仪能够准确地观测到大地震激发的面波和自由振荡等高频信号的振幅,但在记录信号的相位信息时,有些仪器会有相位偏移产生,如果研究中需要考虑信号的相位,则必须获得仪器相位偏移量,再进行仪器相位校正。     

宽带地震仪资料证实汶川大地震“震前重力扰动”

在武汉大地测量国家野外科学观测站LacosteET重力仪资料中发现汶川大地震"震前扰动"现象之后,又在全国数十个台站宽带地震仪资料中发现了汶川大地震的"震前扰动".和LacosteET重力仪观测到的"震前扰动"一样,宽带地震仪资料的"震前扰动"也是在震前两天开始并逐渐增大,一直持续到汶川大地震发生,信号周期也是4～8 s.     

泰安重力观测高频波动信号分析

系统分析了泰安重力观测资料正常和异常时信号的周期特征,研究了高频异常信号与台风、气压和强震之间的关系.结果表明:泰安重力观测正常时信号周期为2～4分钟,异常时信号周期只有2～3分钟,异常信号幅值约为正常信号的5倍;高频异常信号主要是由西太平洋洋面上生成的进入中国大陆或近海的台风引起的,占台风引起泰安重力出现高频异常信号的90%;重力高频信号与台风中心速度正相关,与台风距离负相关,并且随台风的结束高频信号也随之消失;少数高频异常信号与强震也有一定关系,占地震总数的17.24%;高频异常信号与气压变化无关.     

沈阳台水平摆倾斜仪与超宽频带地震仪 对比观测分析

资料筛选2013年到2017年地震及自然因素案例,对沈阳地震台SSQ-2I石英水平摆倾斜仪及JCZ-1T超宽频数字地震仪的波形数据进行分析。结果表明,沈阳台SSQ-2I型石英水平摆倾斜仪与JCZ-1T型超宽频带地震仪在主要频带内对地面运动的响应程度具有一致性,但并不是所有情况下均存在一致响应,这可能是由于两套仪器的观测物理量不同、灵敏度不同等造成的。超宽频带地震仪和倾斜仪对地震波响应的特性,为倾斜观测中阶变突跳等异常变化性质的判定提供了物理学指标,对形变观测中可能出现的地震前兆异常的认识及判定具有重要意义。     

2016年广西苍梧MS 5.4地震前华南地区连续重力扰动异常分析

收集华南地区8个重力台站gPhone/PET相对重力仪观测原始秒数据,对记录的2016年广西苍梧M_S 5.4地震前4天重力原始秒数据,分别进行原始数据分析、0.01 Hz高通滤波和0.125-0.25 Hz带宽滤波,结果表明,震前4天8个重力台站数据均存在扰动异常,结合地震前后台风活动情况,分析认为,该扰动异常系台风"银河"和"妮妲"活动引起,非地震前兆异常。     

广西北流—广东化州5.2级地震前华南地区连续重力扰动信号分析

利用华南地区的多个连续重力台站gPhone相对重力仪秒采样原始数据,对记录到2019年10月12日广西北流—广东化州5.2级地震前后共7 d的重力秒采样数据进行预处理,提取高频扰动信号,应用短时傅里叶变换时频分析方法分析震前异常信号的频率特征,结合地震前后的台风活动变化,分析认为该扰动异常为2019年19号台风"海贝思"活动引起,非地震前兆异常。     

2001年11月14日昆仑山大地震震前扰动信号的再研究

研究了2001年11月14日昆仑山M_S8.1大地震前新疆地区宽频带地震仪记录到的异常扰动事件.新疆地震台网在发生强震的前三天记录到了强烈的扰动信号.由于新疆地震台距离昆仑山大地震的震中很近,因此该震前扰动的成因备受关注,一直被认为可能是与大地震相关的慢地震事件,可能是大地震的某种前兆现象.本研究扩大了观测异常扰动事件的范围,分析了欧亚大陆187个宽频带地震仪在2001年11月的观测记录,发现这些地震仪在11月10—12日期间都记录到了时频特征类似的强扰动信号,其中最强的扰动信号出现在挪威台站KONO.调查研究发现挪威海域在11月10—12日期间出现了一次超强北极风暴,我们对扰动源位置初步定位后发现大地震前欧亚大陆各台站记录的最大扰动信号主要来源于挪威西南海岸.本文的研究结果确认昆仑山大地震前新疆台网记录到的强烈震前扰动信号不是与大地震相关的慢地震事件,而是挪威海域北极风暴激发的微地震（地脉动）.本文进一步研究表明北极风暴激发的地脉动可显著影响中国大陆的地震和重力观测.在分析中国大陆地震台网记录的强扰动信号时,北极风暴的影响不能忽视.     

琼中地震台连续重力变化特征

收集了2009年以来琼中地震台（以下简称琼中台）连续重力观测数据,经对原始数据进行突跳、台阶和删除错误数据等处理,计算分析了琼中台重力潮汐变化数据特征、M₂波潮汐因子变化特征和典型事件的观测数据频谱特征。结果表明,琼中台连续重力观测数据除包含了固体潮、零漂等长周期信号外,也记录到了地震和台风等高频信号。对于记录到的7.0级以上强震,地震信号的频率主要分布于0.3 Hz以内;台风引起的扰动信号则主要分布于0.1—0.4 Hz频带内。同时,2009年以来,琼中台连续重力原始数据及其M₂波潮汐因子无明显前兆异常。      

利用奇异谱分析方法研究乌什gPhone重力仪高频特性

<正>国内外科学家已经在利用重力仪高采样率资料发现了地震前的不明原因、台风引起的地脉动信号以及地球自身的地脉动(hum)等信号。其中利用重力仪观测到的地震前的不明原因的高频信号的研究尤其得到关注。由于地震前的高频信号可能受到其他能够引起正常地脉动信号异常。因此,本研究对地处内陆的乌什地震台山洞中进行连续重力观测的gPhone重力仪产出的秒采样数据,采用奇异谱(SSAM方法)分析     

震前重力扰动与台风引起的重力扰动主频率特征分析

基于中国大陆构造环境监测网络的连续重力观测数据, 对于田M_S7.3地震、 鲁甸M_S6.5地震、 景谷M_S6.6地震和皮山M_S6.5地震前几天的重力扰动信号主频率特征及2014年台风“威马逊”、 “麦德姆”和“黄蜂”引起的重力扰动主频率特征进行了研究。 结果表明: 震前重力扰动信号和台风引起的重力扰动信号频率范围很接近, 对应周期为4~7 s, 单从频率大小无法对两者进行区分; 在不受台风影响的情况下, 不同台站震前重力扰动信号主频率极差和标准差均小于0.02 Hz, 而台风引起的不同台站重力扰动信号主频率极差和标准差均大于0.02 Hz; 通过主频率极差和标准差这两个指标可以很好地将震前重力扰动与台风引起的重力扰动进行有效区分, 这将大大推进连续重力观测在强震短临监测中的应用, 为构建地震预报定量指标体系提供相关依据。     

震前重力扰动与背景噪声时空变化特征——以玛多MS7.4与漾濞MS6.4地震为例

2021年5月21—22日,云南漾濞、青海玛多先后发生了M_S6.4和M_S7.4地震。为检测震前是否存在重力扰动与重力仪背景噪声异常信号,文中基于中国连续重力台网中15台重力仪的秒采样数据,成功提取了震前重力扰动信号,并计算了排列熵(PE)及重力仪在地震频段(200～600s)的背景噪声等级(SNM)。结果表明：1)大地震发生前多数台站在2021年5月15—18日存在1组重力扰动信号,其中沿海台站同时还存在其他2组扰动信号,扰动幅度为±(10～100)μGal,扰动频率集中在0.15～0.25Hz。沿海台站的扰动幅度普遍大于内陆台站,震中距与扰动幅度无明显相关性,沿海台站扰动幅度较大及产生其他2组扰动的原因可能与海浪脉动或局部降雨有关;2)不需要对原始重力序列作任何预处理,PE能够快速检测到数据中的突变信号,PE时间序列中持续显著下降的信号对应震前扰动信号,PE瞬时向下的脉冲信号对应地震波引起的颤动信号;3)多个台站的SNM时变曲线显示,震前2个月(2021年3月初)直至主震发生时背景噪声水平显著升高,SNM的空间分布表明,震前1～2个月,位于...     

利用全球超导重力仪数据检测长周期核模

采用全球地球动力学计划观测网中13台超导重力仪长期连续观测资料,探讨了长周期核模检测的可能性。采用相同的方法剔除了所有13个观测序列中的重力潮汐信号、仪器漂移和大气重力信号,估计了各个序列的功率谱密度及其积谱密度,估计并分析了非潮汐不同频段背景噪声。结果表明,在两个潮汐间频段（0.047~0.075cph和0.089~0.117cph)和亚潮汐频段(0.172~0.333cph),全球超导重力仪的平均噪声水平分别为0.0649,0.0350nm/s2和0.0138nm/s2,可以检测到的全球谐信号幅度极限分别为0.0416,0.0231nm/s2和0.0098nm/s2,表明全球超导重力仪观测资料基本可以识别长周期核模信号.在全球超导重力观测中,在潮汐间频段发现周期分别16.55,15.79,11.00h和10.09h的全球谐信号谱峰,可能来自于液核长周期振荡;在亚潮汐频段没有Smylie 1992年发现的Slichter模信号,但存在8个全球谐信号的谱峰,参考现有的理论模拟结果,Slichter模是这些信号可能的来源之一.     

IRIS台网地震仪资料出现2010年1月12日海地大地震"震前扰动现象"

2010年1月12日,加勒比岛国海地爆发了Mw7.0级大地震.震中附近的宽带地震仪记录在1月10—1月12日观测到了显著的“震前扰动”现象.扰动信号的周期为3~10秒.北美大陆的宽带地震仪也记录到了类似的扰动信号.海地大地震“震前扰动”发生期间,加勒比海域及周围海域没有发生任何海洋风暴.海地大地震的“震前扰动”是由某种非台风因素引发的.     

基于重力观测的巴颜喀拉块体强震震级模拟分析

以内蒙古乌加河地震台的连续重力观测资料为基础,应用PET重力仪采样率较高的特点,分析了PET相对重力仪与JCZ-1甚宽带地震仪的波形相关关系及同震形变物理特征。通过模拟分析乌加河地震台PET相对重力仪记录到巴颜喀拉块体周围发生的6次7级以上强地震的同震P波、S波及面波与震中距离、震级的相关关系,得出一般震级模型、地应力波模型和S波P波幅度比模型公式。通过计算3种震级模型理论震级与实际震级的误差及相关系数R值,得到理论震级与实测震级标准误差达到0.04,R值达到0.99,验证了模型的可靠性。对比分析理论震级与实际震级的误差与R值,揭示同震形变波形蕴含地球动力特征的物理机制。