沙尘暴对测震台站环境噪声干扰的特征分析——以二连浩特台为例

通过计算二连浩特测震台站地表和井下连续观测数据的加速度PSD值和相应的PDF值,研究沙尘暴对测震台站环境噪声水平的干扰特征及井下观测对减小沙尘暴影响的效果。结果表明,沙尘暴对测震台站环境噪声水平有较大干扰,主要体现在4 Hz、9 Hz附近及10~20 Hz和低于10 s频段。其中,沙尘主要影响10~20 Hz频段背景噪声;大风主要影响4 Hz、9 Hz附近背景噪声;低于10 s频段的三分向背景噪声受干扰特征与风向有一定的相关性;10 s~4 Hz频段沙尘暴对环境噪声水平没有影响。井下观测能较好地压制沙尘暴对测震台站环境噪声水平的干扰。     

内蒙古山洞台站背景噪声特征分析

计算内蒙古测震台网2019-12~2020-11山洞观测数据的加速度功率谱密度（PSD）和相应的概率密度函数(PDF),研究相应台站的背景噪声特征。结果表明,高频段背景噪声的昼夜差异显著,疫情防控期间噪声水平明显低于其他时段;次级微震频段背景噪声季节性变化显著,噪声水平冬季强、夏季弱,随着台站离海岸线距离增大,PSD峰值有逐渐减小的趋势;主微震频段背景噪声在10~20 s均有峰值,峰值冬季最强,春、夏、秋季基本没有差异,不同台站同一季节峰值差异小;长周期段噪声水平四季差异不大,春、夏季略高于秋、冬季。     

陶乐地震台地表与井下地震计记录波形对比研究

为定量研究地表与井下背景噪声的异同,在同一台站地表架设地震计,与井下地震计进行同步观测。首先选取样本数据计算背景噪声功率谱密度,分析不同类型地震计安装在不同深度时功率谱密度及平均噪声RMS值的变化特征。通过对比分析3种地震计记录的近震和远震波形发现,地表宽频带、短周期和井下短周期地震计记录的近震波形都比较清晰,震相易于识别,且地表宽频带与井下短周期地震计记录的远震波形更清晰;而地表短周期地震记录的远震波形较差,失真严重,震相不易识别。在进行震源频谱对比分析中发现,相对于地表地震计,井下地震计记录的近震波形在7~12 Hz频段受干扰较为严重,远震波形则在4~7 Hz频段受干扰严重,震相分析时需慎重处理。     

内蒙古东部预警基准站同台测震与强震背景噪声特征

对内蒙古东部地区不同区域5个预警基准站同台测震和强震在2022-06的连续波形数据进行背景噪声特征分析。结果表明,5个预警基准站测震的RMS值均低于强震,且RMS值在30 d内变化不大,背景噪声源较为稳定。各基准站测震与强震1～20 Hz频带内各频点噪声功率谱均受人为活动影响,呈现较强的规律性,主要体现在大于2 Hz频段。对比功率谱密度(PSD)概率密度函数(PDF)分布发现,强震在记录小于10^-1 Hz噪声信号时不可靠,且在14 Hz左右的峰值频段会受近场干扰影响。     

河南省测震台网背景噪声特征分析

利用河南省测震台网2008～2012连续波形数据,通过计算三分量地震计记录到的波形数据的功率谱密度和相应的概率密度函数,对河南省全省测震台网背景噪声进行分析。结果表明,背景噪声与人文、自然环境以及区域第四系覆盖厚度相关,深井架设方式能有效降低高背景噪声干扰。通过分析不同类型台站的背景噪声特征,为台站优化改造及新台建设提供依据。     

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。     

利用背景噪声的分形方法监控台站观测系统运行状态

使用全国23个国家测震台站和17个实验台站地震计记录的背景噪声数据,研究特定尺度(限定频带内)的背景噪声特性,分析利用分形方法监测台站观测系统运行状态的可行性。结果表明,分形方法具有较强的时域性,定量化程度高、抗干扰能力强,基本不受观测系统参数约束,可用于台站观测系统运行状态检测,减少正常记录瞬间中断和引入人为干扰的情况。     

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。     

钻孔体应变仪高采样对比观测实验研究

为分析提高应变观测采样率及拓展观测频带对低频观测的影响,在张家口地震台、怀来地震台选择TJ-2型体应变仪进行台站对比观测实验,并在时域和频域分别对实验数据进行分析,总结体应变与测震观测频带的特性.     

VP型垂直摆倾斜仪观测频带的分析及改进

从仪器原理、传递函数和观测数据等方面分析目前在网进行1 Hz采样的VP型垂直摆倾斜仪在2~60 s周期内的频率特性,认为该仪器可以观测到频带内的信号变化,但因处于过渡带,观测幅度较真实幅度削弱约20~40 dB。对VP型垂直摆倾斜仪观测频带进行拓展,使2~60 s周期内的观测信号由之前的过渡带进入到仪器的通频带,结果与相同采样率的其他定点形变仪器的观测效果相同,将地倾斜观测量转换为加速度表达后,其幅频特性符合全球地震背景噪声模型。改进后的VP型垂直摆倾斜仪对于远距离震级不大的同震体波震相记录效果略优于改进前,但受地脉动影响,在识别非地脉动信号时需要采用更精细的方法和手段来提高识别效果。     

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。     

新冠疫情防控措施对新疆地区地球背景噪声影响分析

2020年7月中旬至8月下旬,新疆地区采取疫情防控措施。选取2020-06~2020-09新疆台网28个宽频带数字地震计的波形数据,获取相应的PSD（功率谱密度）和PDF（概率密度函数）,统计不同频段PSD值分布情况,分析疫情期间新疆地区噪声水平变化特征。结果显示,受新冠疫情的影响,乌鲁木齐地区高频段（2~20 Hz）噪声水平下降4.5%,其他地区也出现不同程度的降低,主要影响因素为人类活动的持续减少。同时,这种噪声减弱现象也由地表传达到地下。     

九寨沟MS7.0地震应急流动台站噪声水平分析

选取九寨沟MS7.0地震应急流动台网6个台站2017-08-14～12-31记录的三分向连续波形资料,通过计算噪声功率谱密度及相应的概率密度函数分布,统计不同频率噪声水平PSD值的分布,对比地球新噪声模型,分析应急流动台网台站噪声水平的变化特征。结果表明,流动台站高频段噪声没有明显的地理空间分布特征,影响台站水平和垂直分向噪声水平的噪声源不同或者同一噪声源在水平和垂直分向的强度不同;受人为噪声和自然噪声的影响,平均噪声水平明显高于NHNM和NLNM的平均值,部分台站接近或高于NHNM。人为噪声和自然噪声都是宽频的,人为噪声与人类生产、生活作息相关,具有明显的昼夜变化,且在固定时段内可以产生某单一频率的固定噪声;自然噪声中小溪流水可以产生持续的高频噪声,不同频段的噪声水平也不同,没有明显的昼夜变化。     

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。     

利用张衡一号卫星电场数据研究吉林松原、河北唐山MS5.1地震前后空间电场时空演化特征

利用我国第一颗电磁监测试验卫星张衡一号电场探测仪（EFD）载荷记录到的ULF/ELF频段电场功率谱密度（PSD）数据,限制Dst≥－30 nT和K_p＜3排除空间磁环境扰动后,分4个频段对2020年唐山古冶M_S5.1地震和2019年吉林松原M_S5.1地震前后空间电场时空演化特征进行研究。结果发现,2020年唐山古冶M_S5.1地震4个频段扰动幅度均显示出震前先抬升至最高点超过2倍均方差,而后在下降过程中发震,震后恢复的规律,且第2频段异常尤为明显;4个频段扰动幅度时间序列特征相似,且震前均超过2倍均方差。2019年吉林松原M_S5.1地震不同频段的扰动幅度时间序列特征不同,仅有第2频段超过2倍均方差。2次地震均在第2频段（371~879 Hz）出现震前异常扰动,认为该频段是地震异常提取的优势频段。