蓟县地震台gPhone、DZW和GS-15重力仪重力噪声水平对比

选取蓟县地震台同址观测的3台不同型号重力仪(gPhone、DZW和GS-15)2022年全年的连续观测数据,研究不同类型仪器对环境噪声的响应,计算3种重力仪的重力噪声水平,同时计算地震频段(200～600 s)的地震噪声等级,并与全国gPhone重力仪的地震噪声等级进行对比。结果表明：1)在频率低于10^-3 Hz时,扣除固体潮和气压改正可以明显改进重力噪声水平;2)相同台站不同仪器重力噪声水平不同,gPhone型重力仪的背景噪声水平低于DZW型重力仪和GS-15型重力仪,其SNM值为3.355;3)2022年全国gPhone重力仪的地震频段噪声水平均值为5.418,蓟县台的噪声水平平均值为3.465,低于全国的噪声水平。研究结果可为3类重力仪观测数据的研究应用提供参考。     

基于超导重力仪和宽频带数字地震仪的地球自由振荡信号探测

利用2010年智利MW8.8地震的震源机制解模拟解算该地震激发的自由振荡信号,将模拟信号与拉萨台超导重力仪（SG）和宽频带数字地震仪的观测结果进行对比分析。结果表明,在0.3~1.0 mHz频段,超导重力仪观测到的自由振荡信号具有较高信噪比,且可捕捉到谱峰分裂信号。在1.0~5.0 mHz频段,超导重力仪和宽频带数字地震仪观测到的自由振荡信号的频率与理论值偏差均小于0.214%。超导重力仪选用的时间段越长,其与理论计算值的平均偏差越小,当采用的时间序列达到80 h,观测值与理论值的平均偏差为7.715%。当数据长度大于40 h,超导重力仪观测效果明显优于宽频带数字地震仪。2种仪器的观测值与理论值的对比可充分体现超导重力仪的低频性和稳定性,超导重力仪比宽频带数字地震仪在探测地球自由振荡信号方面,尤其是在低频信号方面具有较大优势。     

恩施地震台gPhone重力仪背景噪声水平变化分析

基于恩施地震台gPhone重力仪2010~2018年连续9 a的相对观测数据,定量分析其在200~600 s频段范围的背景噪声水平变化,同时研究固体潮、气压、多项式拟合等因素对功率谱密度(PSD)的影响。结果表明：1）频率低于5×10-3 Hz时,固体潮和多项式改正可对重力PSD起到很好的改进作用。2）恩施台gPhone重力仪2010~2015年的地震噪声水平SNM在1.185 8~1.229 4范围内,处于相对较低且稳定的状态;而从2016年起,SNM达到1.256 6,并在2018年超过了1.30。经查明,这种变化是由于恩施台2 km范围内的多处道路施工所致。     

陆态网络太原台gPhone重力仪背景噪声水平研究

基于陆态网络太原台gPhone重力仪1a的观测记录,在地震频段(200~600s)、亚地震频段(1~6h)和潮汐频段(周期大于6h)研究其背景噪声水平,并与全球超导重力仪SG的背景噪声进行比较。结果发现,潮汐和大气改正可以一定程度上改进重力数据的功率谱密度PSD,尤其是在亚地震频段和潮汐频段。经计算,太原gPhone重力仪在地震频段、亚地震频段和潮汐频段的背景噪声水平分别为3.641、4.659和5.359。gPhone重力仪的噪声水平在地震频段和亚地震频段均高于SG的噪声水平,但是在频率低于0.8×10-4 Hz时,gPhone重力仪的噪声水平低于新低噪声模型NLNM。此外,分析gPhone重力仪记录的2014年智利Mw8.1地震激发的自由振荡信号表明,虽然gPhone重力仪的噪声水平高于超导重力仪,但其依然能够清晰检测到地球自由振荡信号,验证了gPhone重力仪不仅适合研究长周期潮汐和亚地震模,也可以清晰获取地震频段的地球自由振荡信号。     

利用中级地震激发的自由振荡简振模研究我国大陆中部地区上地幔介质横向特性

选取2004~2015年发生在我国大陆附近的14个中级地震(6.5相似文献   

COVID-19武汉封城前后背景噪声水平动态变化

基于中国地质大学(武汉)gPhone重力仪2016～2020年的观测数据,研究其背景噪声(仪器噪声和环境噪声)水平,分析2020年武汉封城前后背景噪声的动态变化。结果表明：1)gPhone重力仪的噪声水平呈明显的季节性变化,春夏交替时期(5月中旬)最小,秋冬季节(9月至次年2月)较大;2)2016～2020年gPhone重力仪的地震噪声等级(seismic noise magnitude, SNM)范围为3.500～4.278,亚地震噪声等级(sub-seismic noise magnitude, SSNM)范围为4.456～6.136;3)武汉封城期间(2020-01-23～04-21) SNM日变化值较2019年同期大幅下降,2020-04-22武汉全面恢复公共交通,SNM日变化值恢复到以往水平。     

2009年7月22日武汉日全食重力效应研究

为研究2009年7月22日发生在长江流域的日全食对地球重力场的影响,处理和分析了武汉九峰国家重力基准点的GWR超导重力仪和gPhone弹簧重力仪的观测数据,结果表明:超导重力仪的观测数据与气压存在显著的负相关性;3台弹簧重力仪残差时间序列之间有较好的相关性,噪声水平在其正常精度范围之内;超导重力仪和弹簧重力仪在日全食发生期间均未观测到重力场的异常效应。     

gPhone重力仪记录的汶川8.0地震高频信号研究

分析了汶川Ms8.0地震时我国6台gPhone重力仪记录的高频同震数字信号,结果表明:1)gPhone重力仪记录的同震信号包括地震波初动和衰减过程,通过与宽频带地震计记录数据比较,可知其为地震破裂过程的真实记录;2)利用重力仪记录信号提取震源时间函数,再采用经验格林函数法对其进行理论地震波图合成,并与他人利用地震计记录的地震破裂过程的反演结果进行比较,证明gPhone重力仪记录的高频信号可用于震源破裂过程研究。     

CG型重力仪用于海潮负荷观测的可行性

为验证便携式相对重力仪用于短时重力潮汐观测的可行性,在厦门地震台进行同址对比测试。以利用gPhone重力仪的长观测时段数据修正的FES2004海潮模型为参考,分离出gPhone、CG-5和CG-6型重力仪的静态观测残差序列。结果表明,CG-5和CG-6型重力仪在1 CPD(circle per day)和2 CPD附近的噪声水平(非线性漂移)与gPhone重力仪接近,对主要的全日分潮和半日分潮分析影响较小,观测精度能满足短时海潮模型修正的需要。以CG-5型重力仪在平潭岛的短时重力潮汐数据修正FES2014海潮模型得到测站海潮模型,并回测35 d前绝对重力观测时段的重力海潮负荷值。改正后组均值残差标准差从FES2014模型的2.7μGal降至1.8μGal,由此验证了CG型便携式相对重力仪用于海潮负荷观测的可行性。     

十三陵地震台gPhone重力仪的仪器性能与水文响应分析

对安置于十三陵地震台的两台gPhone重力仪(109、118号)在2013-04~08的连续观测数据进行潮汐分析和提取重力残差处理。结果表明,gPhone重力仪监测到降水导致μGal量级的重力变化;gPhone重力仪获取的二阶重力残差变化与距离十三陵地震台15km的沙河地震台静水位变化之间存在4d左右延迟的正相关对应关系,显示了地下水位观测对重力观测解释的必要性。因此,有必要对我国的连续重力观测网补充地下水位观测,提高连续重力观测的数据处理精度。     

利用EEMD及超导重力数据探测超低频地球自由振荡模态分裂信号：探测实例

利用2004年苏门答腊9.0级地震后GGP台网中15台超导重力仪的18组观测数据,采用EEMD分解技术及叠积技术,检测了频率小于1 mHz的低频地球自由振荡的简正模（3S1、0S4、0S5）及其频谱分裂现象。通过对原始分钟间隔的超导重力数据进行预处理得到重力残差,然后运用EEMD方法将其分解到处于不同频段上的IMF分量,提高了探测低频自由振荡信号的信噪比,使一些低频自由振荡信号的谱线分裂更清晰地显现出来。结果表明,经过EEMD分解过的重力残差能更有效地检测低频自由振荡信号,得到信噪比更高的低阶球型振荡分裂谱线。该研究进一步证实了EEMD数据处理方法的有效性以及超导重力仪在低阶地球自由振荡检测中的优越性。     

利用M2潮波振幅因子精密测定gPhone弹簧重力仪的标定因子

用SG-C053超导重力仪长时间观测数据潮汐分析结果中的M2潮波振幅因子,对同址观测的28台gPhone重力仪标定因子进行了精密测定,结果表明,28台仪器标定因子的变化范围为0.999 9~1.019 6,反应出仪器的标定因子在出厂前已经过测定,但在新的观测位置产生了微小的变化。对经过改正后的观测数据重新进行分析,得到的M2潮波振幅因子精度均优于0.8‰,去除漂移后的残差时间序列中重力非潮汐变化为(4~10)×10^-8 ms^-2,周日波振幅小于0.1×10^-8 ms^-2,半日波振幅小于0.3×10^-8 ms^-2,较之测定前有明显的改善。因此利用精确的M2潮波振幅因子测定仪器的标定因子,能够保证所有gPhone弹簧重力仪在统一的潮汐基准下观测。     

福建重力台网映震效能分析

利用福建重力台网7套gPhone重力仪的连续观测资料,对不同震中距和震级地震的同震响应特征及重力仪映震的最大震中距进行分析。结果表明：1）福建重力台网的映震效能受震级和震中距影响,从映震能力来看,泉州台优于莆田台,厦门台优于福州台,漳州台和龙岩台优于南平台;2）福建重力台网的仪器稳定性好和灵敏度高,与CMG-3ESP 120S地震计相比,重力仪具有较宽的地震频带,其同震响应持续时间与波幅呈高度正相关性;3）福建重力台网仪器映震的最大震中距(Δ)与震级（M_S）存在对应关系,具体公式为M_S=-0.218(logΔ)3+2.056(logΔ)2-4.594logΔ+6.459。     

重力仪与地震计记录的地震波信号频谱特征比较——以芦山7.0地震为例

以芦山MS7.0地震的地震波记录为例,比较分析我国12个地震台的同址gPhone重力仪与CTS-1地震计记录的地震波信号的频谱特征。观测结果表明,震中距大于2 000 km时,两种仪器记录的P波波形基本一致,只在幅度上稍有区别。P波的频谱分析结果表明,震中距较小时gPhone重力仪会遗失一些高频信号,震中距大于2 000 km时,两种仪器记录的P波优势频带均为0~0.3 Hz。     

日本Ms9.0地震前的连续重力观测异常

日本Ms9.0地震后,检测了17台(套)gPhone重力仪和成都GS15连续重力观测仪震前3天的观测数据.发现:乌什、郑州台的gPhone重力仪和成都台的GS15重力仪分钟采样在震前3天出现了不明原因的高频异常现象.初步分析表明,成都、乌什在3月9日的日本Ms7.3地震前的16小时产生了纺锤状的隆起现象;郑州台在日本M...     

利用超导重力数据约束2015-09-16智利Illapel MW8.3地震震源参数

根据2015-09-16智利Illapel地震现有的14个不同震源机制解模拟计算其激发的自由振荡信号,并与拉萨站和武汉站超导重力观测结果进行比对。基于1.5~5.3 mHz的球型简正模分析和约束Illapel地震的震源机制解,并参考最佳震源机制解,将观测值与模拟值进行对比,搜索更为准确的标量地震矩和断层倾角。计算得出,该地震标量地震矩为(3.0±0.2)×10²¹ Nm,相应矩震级为M_W8.3,最优断层倾角为19°。研究结果表明,利用超导重力观测可对Illapel地震的震源机制解进行总体评估,基于长周期地震波信号或联合多种观测资料可反演得到可靠震级。     

全台网垂直摆倾斜仪背景噪声水平分析

利用全台网垂直摆倾斜仪的观测数据，研究不同采样率对功率谱密度结果的影响，并对不同台站、不同类型仪器连续观测数据在地震频段（200~600 s）的背景噪声水平进行着重分析。结果表明：1）不论是单个测站还是全国台网的统计结果，均显示2类垂直摆在地震频段噪声水平相当；2）在区域分布上未见明显规律性变化，但由于受海浪及活跃构造运动的影响，沿海地区部分台站噪声水平较高；3）高噪声水平仪器观测曲线普遍表现为不光滑、毛刺多，除部分台站受海浪影响，大多是观测环境或仪器本身的原因。     

日本Ms9.0地震前的重力高频扰动

选取中国重力台网14台gPhone弹簧重力仪组成2个观测剖面,对日本本州东海岸附近海域Ms9.0特大地震前（3月1日至10日）的观测数据进行了分析。结果表明：沿海各台站统一出现了喇叭口状的“重力异常扰动”现象,且扰动异常随震中距的增加呈衰减趋势。