五指山台洞体形变观测资料对热带气旋的响应特征研究

通过对五指山台形变观测资料产生影响的热带气旋信息统计及数据分析发现:该台的倾斜类仪器的热带气旋响应水平明显高于应变类仪器,特别是VP垂直摆的响应能力最强,SSY伸缩仪的风扰响应水平最弱;不同气旋引起的震颤波扰动信号的形态、振幅、频率、扰动强度不同;同一气旋对倾斜类仪器VP垂直摆北南向响应幅度最大,最大扰动强度幅度量级为20×10?3″/ms左右,持续时间与气旋的生命周期有关。      

热带气旋引起的震颤波

在中国地震台网的宽频数字地震计和倾斜、重力仪的观测中,记录到来自西太平洋热带气旋（热带风暴、台风）引起的震颤波.通过对2006年来自西太平洋的全部热带气旋的分析,以及所观测到的震颤波与气旋运动过程中强度的变化、运动路径、观测点与其之间的距离变化等方面的分析研究得到以下结论：震颤信号的持续时间与热带气旋的生命过程基本相符,其中出现强震颤的时间大多为2～3天,特征为信号的包络线呈纺锤状叠加在观测背景上,震颤波的主要频率范围为0.13～0.33 Hz（周期：3～7 s）.我国内陆大部分区域内的宽频地震计、重力仪、倾斜仪等都能清晰记录到这类由热带气旋引起的震颤波.震颤波的强度主要与热带气旋的强度、运动路径以及气旋中心到地震观测台站的距离这几个因素直接相关;而震颤波的变化过程与热带气旋的运动和变化过程密切相关,其中强震颤波的出现时间与气旋过大陆板块边界进入大陆架的时间一致.经对热带气旋的结构、运动规律及动力学特点的了解分析,初步分析认为其主要源于热带气旋运动过程中与浅海区大陆架及陆地表面的摩擦、气压载荷变化以及由此产生的海浪对地壳板块的冲击,及板块边界断层对气旋扰动的响应.此外,我们对北印度洋孟加拉湾生成并在缅甸登陆的热带气旋也进行了实例分析.结果表明：与西太平洋相比,北印度洋热带气旋引起的震颤波对我国大陆的地震观测而言信号较弱.     

海南井水位对热带气旋响应特征的分析

大量观测资料及实验研究证实,地下水对地壳应力-应变的响应频率较宽,可记录到地震波中的瑞利波(10～20 s)、潮汐波动(1/3～1/2 d)、气压波动(儿小时至几十天)等.在文献中,已见热带气旋引起地震仪的震颤波,倾斜仪和重力仪的“脉动加粗”等方面研究成果,但井水位对大气环流、雷暴高压、热带气旋等的响应,则未见报导.     

强台风对汶川大地震和昆仑山大地震“震前扰动”影响的分析

2008年8.0级汶川大地震发生前约40 h起,中国地震局测震台网中的宽带地震仪、重力仪和倾斜仪都记录到了明显的低频扰动现象.然而,在此期间西太平洋上空产生了一次强台风Rammasun（威马逊）;与此类似,2001年8.1级昆仑山大地震发生前约60 h起,国家地震局测震台网中的宽带地震仪也记录到了明显的低频扰动现象,在此期间中国南海上空产生了一次强台风LingLing（玲玲）.本文针对这两大地震的“震前扰动”现象进行了研究,旨在探讨其“震前扰动”现象是否与台风引起的巨浪产生的地脉动效应有关.我们的研究结果表明：在中国内陆观测到的异常扰动与台风路径以及台风的强度密切相关.近海台风可在中国大陆内地引起明显的异常扰动;而远离大陆海岸位于深水海域上空的台风,很难在中国大陆内地引起明显的异常地脉动变化.台风LingLing的路径距离中国海岸最近处仅有约700 km,而台风Rammasun距离中国大陆海岸最近处却达1300 km.本文的对比分析研究表明：路径和强度类似于LingLing的台风在中国内陆可引起明显的异常扰动.因此,中国内陆和沿海许多地震台记录到的昆仑山大地震的“震前扰动”源于LingLing地脉动效应的可能性较大;但位于新疆的地震台记录到的扰动信号频率却明显偏低,这一现象值得注意.路径和强度类似于Rammasun的台风很难在中国内陆引起明显的异常扰动,因此汶川大地震的“震前扰动”完全源于台风Rammasun地脉动效应的可能性较小.汶川大地震的“震前扰动”产生的原因和机理值得我们去进行深入的探讨和研究.     

泰安地震台重力扰动现象研究

利用滤波分析法对山东泰安地震台重力固体潮观测的分析表明,重力观测中存在大量高频扰动信号.通过与气象观测实况资料的对比发现,这些异常扰动信号除了受台风等热带气旋影响外,还明显与“冷空气”过境等区域强对流天气有关. 对泰安台JCZ-1甚宽频带地震仪观测资料的频谱分析和滤波处理进一步表明,区域强对流天气及台风对重力仪的影响频段均在1—8 s范围内,其中2—6 s区间影响最为显著; 强对流天气过程触发的扰动信号范围可以在1—16 s,但8 s后扰动信号对重力仪观测基本不造成影响,即重力仪对高频扰动信号的响应存在8 s的截止周期.JCZ-1甚宽频带地震仪的波谱分析还反映出扰动信号的动态特征,即强对流天气产生的扰动信号在发展、传播过程中,首先出现的信号频率较高,随着时间推移信号逐渐向低频演化,揭示了干扰信号传播的多普勒效应以及扰动信号激发源的移动特性.      

固体潮观测中的震颤异常波

在地震与固体潮台站的日常监测中,常发现有一些异常"脉动"信号叠加在固体潮曲线上.这些异常"脉动"与宽频带数字地震计的观测在时间上同步、一致,其中的一部分由发生在西太平洋上的热带气旋引起,而其他的则大多与强地震相伴随,统称为震颤异常波.本文介绍了华中科技大学的地震与固体潮观测台站(HUST)的概况,报道了该台应用 DZW重力仪和VS-1倾斜仪观测记录到的大量震颤异常波事例.大量观测事实表明:中国固体潮台站记录的震颤异常波,绝大多数只在DZW重力仪和VS-1倾斜仪的低通滤波1 通道(LP1)出现,而在其低通滤波2通道(LP2)和其他固体潮仪器中则罕有发现;震颤异常波的包络线大多呈"纺锤状"或"尾巴状",持续时间多为1~3天. 通过对震颤异常波和固体潮观测仪器的分析研究,得到以下结论:震颤异常波实际上就是一种来源复杂的地球脉动信号,响应范围广泛,可被宽频带数字地震计和固体潮仪器记录.由西太平洋上的热带气旋引起的震颤异常波的主要周期在3~7 s范围,而强震前的震颤异常波则除此外,还包含10~60 s及更长周期的信号.固体潮仪器对震颤异常波响应的差异是因为仪器的传递函数不同和特性所致. DZW重力仪和VS-1倾斜仪分钟值采样数据中的震颤异常波,只是真实信号的一种"混叠"或映射.强震前的震颤异常波是否与地震有关？是否是震兆？尚需做更深入细致的分析和研究.     

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.     

用高台宽频带数字资料研究气流扰动对地脉动的干扰影响

通过对高台宽频带数字资料在数次冷空气过程时段地脉动幅度及频谱变化的分析,在时间域和频率域上研究冷空气过程的干扰特征,发现冷空气过程时段,地脉动记录曲线会出现大周期扰动或抖动式畸变;随着冷空气过程开始到结束,0.001~0.005 Hz的频幅最大值出现较大变化,进程上具有上升、达到最大值、逐渐回复的特征,降温幅度最大则扰动幅度达到最高值。     

琼中地震台PET重力仪和CTS-1EF地震计记录的热带气旋信号特征分析

收集了琼中地震台PET重力仪和CTS-1EF地震计在“威马逊”“海鸥”“莎莉嘉”等3个热带气旋影响期间的观测数据,通过计算获得速度和加速度。比较了热带气旋接近和远离琼中地震台时,重力仪、地震计记录的波形特征,并通过频谱、时频对比,分析重力仪和地震计数据受热带气旋影响的程度。结果表明,在热带气旋影响期间,2台仪器记录数据的速度与加速度具有较好的一致性,均有明显扰动,波形形态基本一致。但PET重力仪的最大扰动幅度均小于CTS-1EF地震计,热带气旋的信号主频段为0.15—0.25 Hz。     

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．      

宽频地震计及倾斜、重力仪对长周期波动信号的综合观测

报道了在武汉华中科技大学地震与固体潮试验站的同一观测平台上,用数字宽频地震计、倾斜仪及重力仪对长周期地震波动信号的综合观测结果,以及各观测的对比和分析。近3年来,不同的观测仪器同时观测到了几十个形态一致、信号较弱而且成分复杂、持续时间大多约为2——3天的异常波（震颤）。分析表明,这些异常震颤中的一部分由来自西太平洋进入中国大陆及近海的台风产生,其信号强弱主要与台风运动中心进入中国大陆近海后与观测点之间的距离,以及风速大小这两个因素密切关联。另外,还有一部分异常震颤信号的产生原因不明。频谱分析结果显示,与平常的背景噪声信号相比,异常震颤信号的成分较为丰富, 除了3——5 min周期的信号外,还含有20——30 min,甚至一小时以上的长周期信号。我们以多种观测仪、长时间的连续观测结果表明,这种震颤信号是真实的和普遍存在的。其产生原因和机制还有待更广泛和深入的研究。      

Joint observation of long period tremor signals with broadband seismometer,tiltmeter and gravimeter

We report here the observation result of joint observation of long period tremor signals with broadband seismome-ter,tiltmeter and gravimeter at the HUST(Huazhong University of Science and Technology)station.The observed data were compared and analyzed.Since 2005,the several tens of abnormal tremor signals which are weak,com-plex and duration of 2 to 3 days have been synchronously recorded by the different instruments.The tremor signals have the periodic domain in the range of 3 to 5 minutes,20 to 30 minutes and even more than 1 hour.The observa-tion shows such tremors are a physical existence.The analysis indicates that a part of the tremors caused by the typhoon from the western Pacific Ocean.These tremors have a close relationship with wind velocity of typhoon and distance between the typhoon center and the station.Except these,the cause of others is still unclear.     

昆仑山强震前的震颤波并非源自慢地震

2001年11月14日的昆仑山M_s8.1级地震前几天,中国地震台网多个台站都观测到了持续数天的低频震颤波信号.由于这些震颤波发生在强震前,所以备受关注.多年来研究人员对该震颤波的产生原因进行过多方探讨,但没有定论.该震颤波信号是否源自强震区的慢地震?是否是地震前兆?或为其它因素?为了回答这些问题,我们从多方面分析和研究了昆仑山强震前中国大陆宽频地震仪所观测的震颤波信号的特征、持续时间、震颤波强度变化与大规模大气运动的关系、信号强度随观测空间的衰减变化特征.结果表明:中国大陆宽频地震仪在昆仑山强震前观测到的震颤波由两个信号组成,其中11月10日开始出现,主要频率范围0.15~0.22 Hz (周期约4~7 s)、持续时间在10-13日的震颤波,主要由同时间段内发生在西太平洋的强台风玲玲(Ling Ling)引发;而11月11日开始出现,主要频率范围0.1~0.13 Hz (周期7~10 s)、持续时间在11-12日的震颤波,不是来自昆仑山强震区的慢地震,而是由来自欧洲北部及欧亚大陆的强温带气旋引发.     

汶川地震前地脉动信号的单台法研究

汶川地震前,我国及周边地区地震台站记录的地脉动信号显著增强,对这段时期内的地脉动信号进行频谱分析发现,它们的能量主要集中在0.20Hz附近.通过单台法对该频段信号进行定向,发现多个大陆和海岛台站记录的地脉动信号来源方向均指向我国东部海域,且方向变化与同期的威马逊台风路径保持很好的一致性.结合已有的地脉动信号强度随与台风...     

Tropical cyclones and floods in Fiji

Abstract

Daily flow records, rainfall data and tropical cyclone maps during 1970–1998 are used to document the impact of tropical cyclones (TCs) on floods in the Rewa River system, Viti Levu, Fiji. Floods are large, brief, isolated events caused by TCs and non-TC tropical rainstorms. More floods are caused by tropical rainstorms than by TCs, but TC floods are larger. The log Pearson Type III distribution consistently provided the best fit to partial duration flood series and the widely-recommended generalized Pareto distribution performed very poorly, underscoring the need to test a variety of distributions for a particular geographic location. Tropical cyclones occur more often in Fiji during negative values of the Southern Oscillation Index (SOI) and all TCs that occurred during El Niño conditions caused floods. Peak flood discharges caused by TCs are inversely correlated with the SOI, reflecting possible links with tropical cyclone frequency and precipitation intensity.     

北欧气旋风暴与欧亚大陆的震动

全球地震台网(GSN)及中国地震台网(CENC)的地震观测数据分析表明:由北大西洋、北冰洋等海域进入北欧的强冷涡气旋(北欧风暴)能引发与其过程相关联的震动,其中由挪威海登陆斯堪的纳维亚半岛的强气旋风暴引发的震动波,几乎可以被整个欧亚大陆的地震仪观测到,该震动主要包含两个信号:一个主频为0.15~0.25 Hz(周期约4~7 s);而另一个是主频为0.08~0.12 Hz(周期8~12 s)的面波信号,它们分别来自不同的产生机理.不同海域和地区的风暴引发的震动信号存在差异,与气旋运动路径经过的地形地貌特征有关,气旋经过的浅海区域、海水深度、登陆地点的地形以及气旋的结构、观测点相对气旋的分布等因素决定了气旋在运动中激发有独特的震动信号.地震观测可以监测气旋在时间和空间的发展变化过程,有助于探索气旋运动过程中与地球表面的相互作用对气旋的影响.     

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。