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。     

对2001年昆仑山口西8.1级地震前断层带红外增温异常的讨论

利用NOAA卫星热红外遥感图像对东昆仑断裂带进行解译分析 ,并结合红外亮温的数值化处理 ,对比研究了地震活动比较平静的 1 999年和 2 0 0 1年昆仑山 8 1级地震前后的资料。结果表明 ,季节性的气象因素对断裂带的影响很大。在初冬季节 ,断裂带内的红外亮温值等于甚至高于周围环境温度。同时对比分析东昆仑断裂与阿尔金断裂的亮度温度也发现 ,在秋冬季的季节过渡期 ,气象因素对不同地物热惯量的影响很大。因此认为 ,前人提出的 2 0 0 1年 1 1月 1 4日发生在东昆仑断裂带上的 8 1级地震的震前红外辐射的增温异常 ,其中包含了随季节变化的自然现象 ,与地震有关的异常信息还有待于进一步探讨     

中国地表亮度温度年变基准场

欲从热红外辐射中找到构造活动与地震活动的信息 ,需要考虑 2个基本问题 ,即大气的影响和地表热红外辐射的稳定场。通过以下方面的工作尝试对上述问题进行了研究 :1 )提出了地表亮度温度及年变基准场的概念。 2 )利用NOAA卫星 2 0年的观测资料 ,文中在获得地表亮温 (LSBT)的基础上 ,借用分离窗方法和小波分析方法 ,提取了中国地表亮温的年变基准场 ,为进一步分析异常场打下了基础。计算表明 ,大气的影响一般在± 1 0K范围内     

卫星热红外亮温、气温及地温观测的年变变化对比研究

过对NOAA卫星热红外亮温与野外安装气象观测站接收的气温、地下不同深度地温(0.2, 0.5, 1.5,2 m)进行不同方式的对比研究,分析了卫星热红外亮温、气温、地下不同深度地温的变化特征,探讨了亮温与气温及不同深度地温之间的关系．结果表明:① 卫星热红外亮温观测,由于受天气、云层短周期因素变化影响,曲线呈现高频突跳特征,但按最大值拟合出的亮温曲线有较好的年变变化规律;② 浅层地温受气温及太阳辐射的影响较大,能够体现出日变化,表现出很好的季节变化规律;③ 深层地温年变平稳, 年变变化与季节相关．但与气温相比,表现出滞后效应,且深度越深,滞后时间越长;④ 亮温、气温及深度0.2 m地温三者之间呈现很好的相关性．亮温、气温、0.2 m地温的极值几乎同时段出现,都符合季节变化．分析表明,亮温能够真实地反映地表温度的变化情况,能够为利用卫星热红外亮温提取地震异常信息提供可靠准确证据．本研究结果为理解不同观测属性及其相互关系,以及更好地为地震监测应用提供了基础．      

2012年新疆洛浦MS6.0地震前卫星热红外亮温时空演变特征分析

本文处理了新疆洛浦M_S6.0地震前后卫星热红外亮温（TBB）数据,对异常信息的时空演变进行分析,并考虑了天气因素的影响。研究发现,震前亮温异常主要分布在震中西北方向,高值区位于震中以西巴楚县附近,异常呈条带状分布,其西北-东南走向与附近断裂带方向一致;异常出现在洛浦地震前14天,共2次,时间上经历较强-弱-强-弱的变化过程,第1次异常持续时间较短,第2次异常持续长达4天,之后迅速衰减并消失,亮温异常值增幅十分明显。结果表明,新疆洛浦地震前存在明显的红外亮温异常现象,亮温变化与洛浦地震发震似具有较好的相关性。     

活动断裂带的地形地貌差异与红外亮温年变特征的研究

利用NOAA卫星夜间第五通道红外影像和数字高程资料,以青藏高原北部的东昆仑断裂、阿尔金断裂和祁连山-海原断裂为例,定量分析了在地震活动相对平静的年份内活动断裂的地形地貌差异与红外辐射的动态变化.研究结果表明,断裂两盘的垂直升降差异是导致活动断裂红外亮温差异的主要原因,地形与红外亮温保持了良好的负相关性,并且这种负相关性与气温垂直递减率基本统一,这说明提取震前红外辐射异常时首先应考虑剔除区域气候的影响.此外断裂两侧的岩性差异、水系分布以及人文环境等地形地貌因素对断裂带的红外亮温也产生一定作用.对活动断裂进行红外辐射亮温年变形态的研究,能为有效提取震前红外辐射异常积累一些有意义的经验和认识.     

地震红外背景场研究进展与示范区亮温背景场构建

本文综合阐述了国内外红外背景场的研究进展,进而基于2010—2013年FY-2E卫星热红外亮温数据构建了首都圈和甘青川交界地区的亮温背景场,并对其时空演化特征予以分析. 研究结果表明,红外亮温背景场时间上主要受季节变化影响,空间上主要受地形影响,为地震热异常的判定和识别提供了研究基础和依据.      

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     

中国大陆卫星红外亮温与海拔高度关系的研究

海拔高度与卫星热红外亮温的关系是尚待深入研究的能反映地球表面热状态的重要信息,也是影响地震热红外异常分析的主要因素之一,文中把海拔高度每增加100m亮温降低的幅度称为亮温梯度,在系统筛选处理卫星热红外遥感数据的基础上,把中国大陆划分为西北、青藏、川滇、东北、华北和华南6个地区分别进行研究,取得了一些初步的结果:1)不同地区、不同月份亮温梯度的总体趋势相似,但又存在细节上的差异;2)各个地区的亮温梯度都小于前人根据气温资料计算得到的气温直减率(0.64℃/(100m)),而且在绝大多数情况下都<0.4℃/(100m),变化范围主要集中在0.15～0.35℃/(100m)之间;3)除青藏地区以外,其它5个地区的亮温梯度总体上表现为夏大冬小的特点。分析认为冬季冷空气的作用、大气对地面辐射的吸收衰减以及地理环境的差异等是影响亮温梯度时空动态的主要因素     

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。     

从卫星红外亮温与大地热流的关系看地震前的热红外异常

一些强地震前地表可产生热异常是人们比较一致的认识,但能否用卫星遥感技术观测到地下热异常则存在很大的分歧.本文试图通过分析热红外亮温与大地热流值的关系,探讨利用卫星遥感技术观测地震热异常的可能性及其存在的一些问题.研究结果表明:（1）在绝大多数情况下,亮温随大地热流值的升高而升高,升高的速率平均为0.057℃/mW·m^-2.如果地震引起的大地热流异常为100 mW·m^-2,则有可能产生卫星红外平均亮温约5.7℃的异常.（2）不同地区亮温随大地热流值变化速率不同,即使地震前出现了卫星热红外亮温异常,但不同地区表现也是不同的.（3）在一些地区一些季节,亮温与大地热流值关系不明显,可能是亮温数据受气象因素干扰所致.这说明地震前的热红外亮温异常是复杂的,甚至有时是难于观测到的.     

2008年于田MS7.3和2010年玉树MS7.1 两次地震前中波红外遥感异常研究

以静止卫星中波红外亮温为数据源, 应用功率谱相对变化法对2008年新疆于田M_S7.3和2010年青海玉树M_S7.1地震进行了分析研究. 结果表明, 两次地震前均出现了不同程度的功率谱信息增强现象, 特征周期分别为64和13天; 两次地震前特征功率谱幅值达到近几年来的相对最大值或极值, 且功率谱幅值均在6倍以上; 两次地震前、 后功率谱幅值大于2倍的持续时间均为近80天, 异常极值时功率谱幅值大于6倍的范围面积分别达12万和4万平方千米. 上述结果与长波辐射通量和热红外亮温资料的研究结果基本一致, 可为将来实现多波段同时监测热辐射变化进行地震预测提供参考.      

红河断裂热红外高温条带的成因及其与地震活动性关系的探讨

针对2003年发生在云南大姚的两次6级以上地震，利用1999年、2003年和2004年的NOAA卫星资料，对川滇地区（22deg;～33deg;N，97deg;～107deg;E）的热红外影像进行了对比分析解译，对红河断裂高温条带的亮温年变特征作了分段和分区统计分析. 结果表明，红河断裂高温条带的成因与水系和地形等地表环境因素有关，是由下垫面热辐射差异造成的红外影像特征. 但在地震年份，高温条带内的亮温年均值明显高于非地震年份，这说明地震年份断裂的热活动性增强，能够引起高温年变异常. 利用卫星热红外遥感资料，通过监测不同年份之间高温条带的相对活动水平， 可以对这种地震前的断裂热活动性进行监测和异常判断.      

日本9级和缅甸7.2级地震热辐射表现特征

应用中国静止气象卫星热红外遥感亮温资料获得其相对功率谱信息,对大范围全时段的相对功率谱信息进行了分析,其结果为:日本9.0级和缅甸7.2级地震发生前存在显著的亮温变化,震前6个月左右异常开始出现,相对变化幅度达10倍以上;这两次地震的异常区域大小和时间变化形态存在明显差异,可能是地质和气候环境所致.     

Laboratory measurements on radon exposure effects on local environmental temperature: Implications for satellite TIR measurements

Surface latent heat flux (SLHF) is proportional to the heat released by phase changes during solidification, evaporation or melting. Effects of SLHF on the earth’s surface could be measured by satellite techniques capable of measuring thermal infrared radiation (TIR). Recent studies have found a possible correlation between SLHF and earthquakes, hence satellite techniques are widely used in research into the possible link between SLHF and earthquakes. Possible fluctuations in SLHF values during seismic periods have been attributed to different causes, such as the expulsion from the ground of greenhouse gases or because of radon. In particular, ionization processes due to radon decay could lead to changes in air temperature. Laboratory experiments have been carried out to highlight the possible role of radon in the thermal environmental conditions of a laboratory-controlled atmospheric volume.     

中国大陆地表温度年变基准场研究

非构造活动或非地震因素对地表热辐射场（地表温度）的影响,对于利用卫星热红外遥感探索地震前兆抑或断层活动有着重要的现实意义.地表温度中,典型非构造活动或非地震因素成份有：由太阳辐射引起的稳定年周期成份和与地形、纬度及能量平衡等因素有关的长期稳定成份,合称年变基准场.本文根据2000～2008年的MODIS/Terra地表温度产品,利用小波分析提取了中国大陆地表温度的年变基准场.在此基础上,结合热传导方程和数学物理方法,获得了年变基准场的（半）定量化表达式.进一步, 利用地表温度的长期稳定成份,获得了温度与海拔、纬度变化之间的定量关系：海拔每增加100 m,温度降低0.51±0.01 K; 纬度每增加1°,温度降低0.77±0.08 K.总之,年变基准场可为利用热红外辐射提取地壳活动信息提供一种参考背景, 温度与海拔、纬度变化之间的定量关系则可用来校正地形起伏和纬度变化对地表温度的影响.     

2017年九寨沟MS7.0地震前热红外亮温异常与盆地效应

以中国静止气象卫星亮温数据为数据基础,采用小波变换和功率谱估计方法进行处理分析,并对处理后的数据进行时空扫描。结果表明:① 在2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震前,沿龙门山断裂带存在一条热红外辐射增温带,其热辐射异常主要分布于四川盆地边缘,异常面积最大可达6×104 km2,九寨沟地震即发生在增温区域的边缘;② 九寨沟地震的相对功率谱时序演化特征显示,2017年7月初相对功率谱幅值迅速升高以后,长时间持续呈高幅值状态,且与过去十年的数据相比相对功率谱较为突出,直到地震后一段时间才恢复;③ 九寨沟地震异常的分布与汶川地震前热辐射异常展布相似,对其它发生在含油气盆地边缘的地震进行综合分析认为,热辐射异常均具有类似盆地形态的特征,反之,这种类似盆地形态的异常与M_S≥6.5地震的对应率为75%;④ 地震盆地效应是位于盆地边缘的、具有不同发震构造的地震表现出相似的热辐射空间展布的主要原因,与地球放气理论机理解释相一致。