2013年4月20日芦山M_S7.0地震前热红外亮温异常分析

2013年4月20日在四川省雅安市芦山县发生了MS7.0地震,造成196人遇难、23人失踪和上万人受伤的重大灾难。为了分析芦山地震前可能与地震有关的热红外亮温异常,收集了以震中为中心98°~108°E、25°~35°N范围内,2011年4月20日至2013年4月19日为期2年,由静止气象卫星FY-2E观测的地表亮温资料。应用连续小波变换方法计算了每一个像元的小波相对能谱,得到了分析区域内相对能谱的时、空演化过程。结果显示,从1月中旬起,在龙门山断裂带中段开始出现异常,随后异常沿着龙门山断裂逐渐向SW扩展;从3月上旬起,鲜水河断裂带也开始出现异常,之后异常聚集在龙门山断裂和鲜水河断裂的交会区域,在3月下旬异常区域和异常幅度达到最大。随着地震的临近,异常幅度和空间区域逐渐减小,直至4月19日异常还在持续中,地震发生在异常区域的东南边缘。因此认为,热红外异常可能与芦山地震是有关联的。     

2014年2月12日新疆于田M_S7.3地震热红外亮温异常分析

为了分析2014年2月12日新疆于田MS7.3地震的热红外亮温异常,收集了以震中为中心30°~45°N、70°~95°E范围内由中国静止气象卫星FY-2E观测的亮温资料,资料时间段为2012年5月1日~2014年4月30日。应用连续小波变换方法计算了每一个像元的小波相对能谱,得到了分析区域内相对能谱的时空演化过程。分析结果显示,从2013年10月开始相对能谱在震中附近出现异常,随后异常逐渐扩大并向阿尔金断裂带和西昆仑断裂带东段区域扩展。从同年11月开始塔里木盆地西缘的中天山、南天山和西昆仑区域断裂带西段开始出现异常,之后异常区域进一步扩大并向断裂带迁移,最终形成沿塔里木盆地周围断裂带分布的带状异常区域,异常在2013年12月下旬和2014年1月上旬达到峰值。随着地震的临近,异常区域开始减小,异常幅度也开始减弱,至地震发生时震中区附近异常已经消失,但在阿尔金断裂和中天山区域异常仍存在。于田地震发生后异常迅速衰减,2014年2月下旬异常基本消失。     

2018年5月28日松原MS5.7地震热红外亮温异常分析

基于2016年5月29日—2018年5月28日中国静止气象卫星FY-2E （FY-2G）的连续亮温观测数据,利用连续小波变换法分析了2018年5月28日松原M_S5.7地震前震中附近（119°E—134°E,40°N—50°N）热红外亮温相对小波能谱的时空演化。结果显示:自2018年2月起,热红外亮温相对小波能谱首先在北西向的第二松花江断裂前郭部分出现高值异常;随后异常范围沿第二松花江断裂前郭部分和扶余—肇东断裂扩展,至2018年3月异常范围及幅值达到峰值;而后异常空间分布逐渐向震中附近收缩成一条NE走向的沿扶余—肇东断裂分布的窄带状区域,异常幅值逐渐降低;最终于４月中旬异常在该区域内消失,其后约40天发生松原M_S5.7地震,震中位于异常区域的边缘。此外,本文还分析了2013年以来研究区域内热红外亮温相对小波能谱高值异常与所发生地震的对应关系,结果显示:在7组异常中有4组异常出现后有地震发生,且此4次地震为该时段内研究区内所发生的所有浅源地震。      

2014年2月12日新疆于田MS7.3地震热红外亮温异常分析

为了分析2014年2月12日新疆于田MS7.3地震的热红外亮温异常,收集了以震中为中心30o～45oN 、70o～95oE范围内由中国静止气象卫星FY-2E观测的亮温资料,资料时间段为2012年5月1日～2014年4月30日。应用连续小波变换方法计算了每一个像元的小波相对能谱,得到了分析区域内相对能谱的时空演化过程。分析结果显示,从2013年10月开始相对能谱在震中附近出现异常,随后异常逐渐扩大并向阿尔金断裂带和西昆仑断裂带东段区域扩展。从同年11月开始塔里木盆地西缘的中天山、南天山和西昆仑区域断裂带西段开始出现异常,之后异常区域进一步扩大并向断裂带迁移,最终形成沿塔里木盆地周围断裂带分布的带状异常区域。异常在2013年12月下旬和2014年1月上旬达到峰值,随着地震的临近,异常区域开始减小,异常幅度也开始减弱,至地震发生时震中区附近异常已经消失,但在阿尔金断裂和中天山区域异常仍存在。于田地震发生后异常迅速衰减,2014年2月下旬异常基本消失。     

四川芦山7.0级地震卫星热红外异常解析

以中国静止气象卫星FY-2C/E亮温资料为数据源,采用功率谱相对变化法对2013年4月20日四川芦山7.0级地震进行震例数据处理和分析。结果显示:震前热异常具有明显时空特征,2013年3月底震中及其北部区域出现热红外异常,异常区范围随时间逐渐扩大、幅度陡增;4月13日左右异常面积达到最大,随后缓慢收缩,异常持续时间近一个月,异常幅度最大值达到9倍多,最大值后3天发震。该次地震热红外异常特征显著,易于识别,进一步验证了卫星热红外异常在地震预判方面的作用。     

2018年5月28日松原MS 5.7地震前热红外亮温异常分析

2018年5月28日吉林松原发生M_S 5.7地震。为了分析松原地震前可能与地震有关的热红外亮温异常,收集了以震中为中心的38°—50°N、116°—134°E范围内,2013年1月1日—2018年6月18日静止气象卫星FY-2G观测的地表亮温资料,应用连续小波变换方法计算了每一个像元的小波相对能谱,得到了分析区域内相对能谱的时、空演化规律。结果显示,地震前1周吉林—丰满断裂周围出现相对能谱值超出背景值的异常现象;且随着地震的临近,异常区域沿着松花江第二断裂带向NW方向扩展,异常幅度随之增大。地震发生后异常幅度及面积继续增大,直至震后1个月异常逐渐消失。含油气盆地地下大量天然气对震前应力的变化较敏感,当应力积蓄到一定程度,盆地周缘的活动构造带及一些微裂隙都是天然气上涌的通道,而溢出地表的甲烷、二氧化碳等温室气体辐射增温效果明显。在震前,盆地出现大片区域的辐射增温异常可能与天然气外泄有关,或许可以解释松原M_S 5.7地震震中位于异常区外边缘的现象。     

2016年3月21日甘肃金塔4.7级地震热红外亮温异常分析

使用中国静止气象卫星FY-2E/G红外遥感亮温产品为基础数据,针对2016年3月21日甘肃金塔4.7级地震前后出现在震中区附近的显著热红外异常,运用小波变换和相对功率谱法进行异常提取和资料分析,结果表明,地震热红外异常范围主要分布在震中以北的大范围区域,震前10天左右出现功率谱增强现象,随着时间推移,异常范围逐渐向北扩大,一直持续到震时,震后14天异常开始收缩并减弱。通过对比同地区相似震例发现,本次地震与2012年5月3日金塔5.4级地震的热异常特征有许多共同点,其中相同的特征周期可为热红外地震前兆特征的归纳提供典型的参考信息,同时可为建立区域热异常统计模型积累可靠的判定依据。     

2009年8月11日安达曼群岛Ms7.5地震热红外变化

应用中国静止气象卫星FY -2C红外遥感资料对2009年8月11日安达曼群岛Ms7.5地震以及近年在震中(14.21°N,92.84.E)及周围区域(5°～24°N,82.～102.E)发生的多次强震进行了研究,结果表明:Ms7.5地震发生前约两个月震中以南区域开始出现热红外异常,异常区范围随时间逐渐扩大,至震前约20...     

云南彝良5.7级地震前卫星热红外异常

针对2012年9月7日云南彝良5.7级地震前在震中区附近出现的大面积热红外异常,利用中国静止气象卫星FY-2C/E红外遥感亮温资料,采用功率谱相对变化法进行研究.结果表明:该次地震发生前一个月震源区附近存在明显的热异常区域,并且随着时间推移不断扩大、迁移;在2012年9月1日左右异常面积达到最大,随后逐渐收缩,相对变化幅度达10倍以上.同时发现该次亮温异常沿断层呈带状分布,应与活动构造分布有关.     

2010年西藏聂荣MS5.7和MS5.5地震前后热红外异常分析

选取2010年3月24日西藏聂荣M_S5.7和M_S5.5地震前后的中国FY-2E静止气象卫星热红外遥感亮温和长波辐射数据, 对红外辐射数据采用阈值法进行去云预处理, 基于Morlet小波方法计算地震前后的红外辐射功率谱变化, 探讨地震前后红外辐射异常演变规律及特征。 研究结果显示, 西藏聂荣地震前出现了亮温和长波辐射异常增强现象, 并且其异常持续时间和主要异常区域基本一致, 但亮温的异常幅度大于长波辐射的异常幅度。 本研究对于该区域利用热红外遥感数据进行地震研究具有重要的参考价值和意义。     

Using a thermal tracer to estimate overland and rill flow velocities

Flow velocity is a basic hydraulic property of surface flows and its precise calculation is necessary for process based hydrological models, such as soil erosion and rill development models, as well as for modelling sediment and solute transport by runoff. This study presents a technique based on infrared thermography to visualize very shallow flows and allow a quantitative measurement of overland flow and rill flow velocities. Laboratory experiments were conducted to compare the traditional dye tracer technique with this new thermal tracer technique by injecting a combined tracer (heated dye) into shallow flowing surface water. The leading edge tracer velocities estimated by means of infrared video and by the usual real imaging video were compared. The results show that thermal tracers can be used to estimate both overland and rill flow velocities, since measurements are similar to those resulting from using dye tracers. The main advantage of using thermography was the higher visibility of the leading edge of the injected tracer compared with the real image videos. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Probable satellite thermal infrared anomaly before the Zhangbei M s=6.2 earthquake on January 10, 1998

This paper used the thermal infrared data of the satellite NOAA-AAVHRR of the north part of North China (113°～119° E, 38°～42° N), and processed the remote sensing data through radiation adjustment, geometric adjustment and so on by the software ＂The Monitoring and Fast Process System of Earthquake Precursor Thermal Infrared Anomaly＂, inversed the earth surface temperature. Some disturbances effect had been excluded, and thermal infrared temperature anomaly had been extracted by the picture difference method. The Zhangbei MS=6.2 earthquake is used as the example in the paper, so that in the paper thermal infrared characteristics on time-space before earthquake and the relationship between the anomaly and the earthquake prediction have been summarized.Within more than ten days before the Zhangbei earthquake, the thermal infrared anomaly had emerged widely along Zhangjiakou-Bohai seismic belt, and the anomalous region seemed like a belt and it is also consistent with the tectonic background there; the anomaly expanded from the outside toward the earthquake focus, but the focus lay at the edge of the thermal infrared region. So it is possible to explore a new anomaly observation method for earthquake prediction by observing and studying the satellite thermal infrared anomaly before big earthquakes happen.     

2017年西藏米林6.9级地震前的热红外异常分析

以小波变换和功率谱估计为研究方法,使用中国静止气象卫星热红外亮温数据,研究了2017年11月18日西藏米林MS6.9地震前的热辐射情况。结果发现震前4个月出现热红外异常,其后续演化方向与相关区域的断裂走向非常一致。在8月10日左右异常面积达最大,相对功率谱大于6倍的面积约为20万km^2,9月20日左右消失。分析相同频率2016年同期数据,结果显示在震中周围并未出现显著异常。时序曲线分析表明在8月12日相对功率谱达到峰值,为平均值的20倍,98天后米林地震发生;从7月4日到9月7日,地震当年相对功率谱偏离背景值和标准差,持续时间为65天。西藏地区的强震热红外异常表现出与地热资源分布较为一致的特征及特征周期相对较长的特点,为判定西藏地区的震情积累了一些经验。     

祁连山地震带中强地震前热红外异常研究

对祁连山地震带1991—2004年间发生的13次中强地震,采用NOAA卫星热红外遥感资料数据库进行地面温度的时空网格化扫描,获得多年连续的热红外时序,研究地震前后的温度演化过程,提取震前地表温度的异常特征。研究结果表明,有38%的地震在震前出现了热红外异常现象,有的表现为温度降低,有的则表现为温度升高,体现了地震诱发因素的复杂性;温度异常幅度均为2~3℃,异常出现的时间均在2个月内;震级越大,异常越明显,但并非所有6级以上地震都比5~6级地震的热红外异常明显。     

New Progress in the Application of Satellite Thermal Infrared Imagery to Earthquake Prediction

The concept of stochastic resonance(SR) has been introduced into the analysis of satellite thermal infrared images.Six kinds of anomalous phenomena related to crustal movement were recognized in satellite thermal infrared images.Six diagnostic indicators for the prediction of global earthquakes with magnitude≥6.0 and their quantitative evaluation standards have been established.The microscopic behavior of global crustal movement is successfully controlled by using satellite thermal infrared imagery,and the occurrence time and magnitude of over 80% of global strong earthquakes occureed since the foundation of the observation station have been successfully predicted.It is believed that the combination of satellite thermal infrared information with macroscopic anomalous phenomena will play an important role in earthquake hazerd reduction.     

Fumarole monitoring with a handheld infrared camera: Volcán de Colima,Mexico, 2006–2007

This paper describes a methodology for the monitoring of fumarole temperatures at medium ranges (~ 6 km) using a handheld infrared camera (wavelength range: 8–13.5 µm). As a relationship between fumarole temperatures, gas flux and volcanic activity has been demonstrated by a number of studies, fumarole temperature data has a potential use as a monitoring tool. Volcán de Colima is an andesitic stratovolcano with a 300 m diameter summit crater formed by the destruction of the 2004 lava dome by a series of explosions in 2005. Between January 2006 and August 2007, sequences of thermal images were recorded from a viewpoint 6 km to the north during regular 24–48 hour monitoring excursions. The temperatures of fumaroles on the crater rim and the ground surface on the volcano's flanks were measured. A methodology was developed to remove data affected by clouds or volcanic water vapour based on rates of temperature change and scatter within the data. For the remaining data, it is demonstrated mathematically that at this range, typical variations in atmospheric transmissivity will affect the apparent temperatures by +/− 2 °C, while a 25% change in fumarole heat flux would change it by 5–10 °C. The mean night-time apparent temperature of the fumaroles was calculated for each excursion and showed an irregular decline over the 19 month period. Subtracting the radiant heat flux of flank rocks from those of the fumaroles removes seasonal variations and gives the clearest view of trends in the fumarole heat flux. A sharp drop in fumarole temperature during February 2007 coincided with the emergence of a lava dome in the crater. The declining fumarole temperature is interpreted to reflect decreasing gas flux from the crater in line with a change in eruptive regime from frequent, small, ash-rich explosions to slow effusion of lava.     

利用卫星热红外遥感技术监测长白山天池火山活动性

介绍了卫星热红外遥感技术用于火山监测的国内外研究现状,阐述了热红外遥感技术的原理,分析了卫星热红外遥感技术用于火山活动性监测的可行性。以长白山天池火山为例,基于Landsat TM/ETM影像和ASTER影像反演获得了1999—2008年的温度场,并选取了其中的3种地面覆盖类型(森林植被、土壤和植被(矮草)以及裸露岩石),从而去除了地表环境因素的影响;从每种地面覆盖类型中扣除了当日天池气象站的平均气温,去除了气象因素的影响,得到了由火山热活动可能导致的温度热异常。结果显示,从1999—2005年,由火山活动导致的温度热异常伴随着扰动发生了明显的上升,自2005年以后逐渐下降,2006—2008年趋于稳定。这些结果与测震、GPS形变以及He同位素比值变化趋势保持了较好的一致性,表明卫星热红外遥感技术用于火山活动性监测的巨大潜力和优势,可以作为一种常规的监测手段尝试性地纳入日常的火山监测工作中     

地震活动热红外异常的影响因素分析

对地表热红外辐射的基础理论和各类地物的热红外辐射特性进行了简略介绍;对地形地貌、地物类型和气象等非震因素对地表热红外辐射的影响及地表热红外亮温的时空变化特征进行了详细的分析;对各类非震因素的去除方法进行了探讨。初步认为,充分研究活动构造区带在各类非震因素影响下的热红外影像特征,掌握无震条件下的红外亮温时空演化过程,建立红外亮温变化的基准模型及各类非震因素的扣除模型,将有可能较好地排除非震因素的影响,检测出与地震活动有关的热异常。     

利用卫星热红外观测地球排气现象的一次尝试

一些研究者认为地震前卫星热红外增温与地球排气有关。因此 ,能否在卫星影像上观测到排气现象就成了一个关键问题。作者选择了 2个确实发生排气现象的地点 ,一个在发生了高压高浓度井喷的重庆开县事故现场 ,另一个在昆仑山口西 8.1级地震后持续排气的震中附近。分析了排气发生前后的卫星热红外影像特征 ,获取了排气过程在热红外影像上的异常反映 ,进而对地球排气现象及其用卫星热红外监测的可行性进行了一些初步探讨。结果表明 ,井喷事故冒出的气体和气体点燃后产生的大火均在热红外影像上有明显的反映 ,可以用热红外遥感探测得到。而昆仑山口西 8.1级地震后沿断裂带的冒气现象在热红外影像上反映不太明显 ,靠目视解译很难发现与冒气有关的影像异常 ,但从亮温值的对比分析看 ,无论是震前的 1 999年还是震后的 2 0 0 3年 ,地面冒气地点的亮温值均较周围略偏高     

小波变换在TM热红外遥感信息解释中的应用

如何有效利用TM热红外遥感图像是遥感应用和研究人员共同关心的问题．由于空间分辨率不高,其应用与研究程度远不及其它波段获取的图像．小波变换具有信号多尺度分解能力,可以把遥感图像(二维信号)按照近似与细节进行多尺度分解．对TM(或ETM^ )图像进行K-L变换,将可见光及近红外波段信息集中到一个主分量图像上,而后对热红外图像和该主分量图像同时进行多尺度小波分解,使用前者的近似系数与后者的细节系数重建图像,由此得到的合成图像既保留了原热红外图像的基本灰度分布信息,同时分辨率也得到了提高．