基于夜间多时相遥感数据的热异常与地震的相关性

本文使用第二代欧洲气象卫星MSG搭载的SEVIRI传感器数据,基于卫星数据稳健分析技术提取了意大利地区2015—2017年间的三次热异常,并在此基础上增加热异常的判定条件,利用静止气象卫星的高时间分辨率特性,基于夜间多时相遥感数据探究热异常与地震的相关性.结果显示:通过夜间多时相遥感数据均值可更清晰地展示出研究区热异常...     

卫星观测数据与地震关系的统计分析

电磁波增长、等离子体密度、粒子通量的扰动与地震的关系已经被前人研究了二十年了。尽管不断有人提出新的震例分析试图说明它们之间存在关联,但是只有通过对大量数据进行详尽的统计分析才能得到令人信服的结论,才有可能将卫星数据用于地震预报。本文前一部分回顾了这些年比较有代表性的关于空间卫星观测电磁波与地震关系的统计分析文献,后一部分回顾了地震上空等离子体密度、粒子通量扰动与地震关系的文献。     

汶川M_S8.0地震前的卫星热红外异常

2008年5月12日14时28分,汶川大地震发生后,本课题组迅速开展工作,对收集的FY-2C红外-波段(10.3～11.3μm)的卫星遥感图像进行处理,以期查明震前是否存在卫星热红外异常现象.根据对2008年2月21日至5月12日遥感图像的解译和分析,发现早在2008年3月18日,即汶川大地震前55天,就开始出现了卫星热红外增温异常.作者电子信箱:魏乐军,weilj@publica.bj.cninfo.net     

基于不同时空尺度多源遥感数据的新疆于田地区地震热异常分析

针对2000年以来新疆于田地区5次M_S5.0以上地震,采用MODIS地表温度数据与NOAA卫星长波辐射数据,从不同时间、空间尺度对震前热红外异常特征进行提取和分析。研究结果表明,5次地震的两种数据均提取出明显的热异常,两种数据异常提取结果具有一定的时空关联。基于以上不同时空尺度热红外特征分析结果,总结提出了一种多时空尺度的异常判别方法。基于该方法对于田及周边地区2018—2020年连续3年的热红外数据进行扫描,开展M_S5.0以上地震热红外异常的回溯性检验应用,共检验出19次异常,其中12次对应地震发生,7次错报,此外有7次漏报。通过不同时空尺度多源遥感数据对震前热红外异常特征进行综合提取,能够减轻环境因素干扰,提取出有效的热异常特征。以上研究结果可为多时空尺度地震热红外异常判别提供支撑。     

张北6.2级地震前的卫星热红外异常

利用张北地震前 1个月华北北部 (37～ 42°N,1 1 3～ 1 1 9°E)的气象卫星 NOAA/ AVHRR热红外遥感资料 ,提取震前热红外温度异常 ,研究其时空变化的过程和特征 ,并对热红外温度异常与地震的关系进行初步的探讨。结果表明 ,在张北地震前 1 3天沿张家口 -渤海断裂带确有显著的热红外温度异常出现。异常区域呈条带状 ,且与 NW向地质构造一致 ;温度异常的动态变化可大致分为初始、平缓发展和临震加速 3个阶段。将热红外温度异常作为一种临震前兆对强震的预报具有一定的映震效应     

卫星热红外地震预报研究的尝试与展望

中国地震局地质研究所关于卫星热红外的关注起因于本所马瑾院士 2 0世纪 80年代末期对俄罗斯的一次访问 ,她带来了俄罗斯在这方面研究的进展情况 ,本所强祖基教授在获知这一信息的基础上与浙江师范大学徐秀登、国家气象卫星中心赁常恭等人合作开始了这一领域的探索。笔者接触热红外始于 1 975年海城地震 ,耿庆国等人发现震前震中区有夜间升温现象 ,1 980年大连铁路医院徐淑娟大夫在《地震科学研究》第二辑发表的题为《地光对眼部的损伤》的一文中指出 :“地光不仅有各种波长的可见光 ,还应包括大量波长不同的不可见光 ,可能有红外、紫外、 …     

基于HJ-1B卫星的玉树M_S7.1地震地表温度异常识别

基于中国HJ-1B卫星热红外数据,对2010年玉树M_S7.1地震区进行地表温度(LST)研究。研究结果显示,2010年4月初LST异常值最初出现在毗邻震中的西南部,并且主要沿属于应力增强区的扎那曲-着晓断裂和杂多-上拉秀断裂分布;之后异常幅度逐渐增强,异常区域逐渐扩大至震中区域,但主要高值异常区依然位于震中西南部且沿着断裂带分布,显示出地表升温异常与断裂构造的相关性;在地表温度变化的过程中,4月14日发生了玉树M_S7.1地震,然后异常现象逐渐减弱,4月26日异常区域的LST值明显低于18日的数值并逐渐消散,5月中下旬该区域LST值恢复至正常状态;地震前后的LST异常呈出现-扩散集中-衰减-消失的变化过程。同时,以相同方法和标度计算了2009年同区域、同时段的LST值作为背景信息,进一步印证了2010年4月14日青海玉树M_S7.1地震LST临震异常的可靠性。     

2010年智利MS8.8级地震前可能的潜热通量异常及其与地表温度变化的关系

本文研究了2010年2月27日智利8.8级地震前后地球表面潜热通量的时空演化过程, 并分析了可能的潜热通量异常及其与地表温度变化的关系.结果表明:(1)此次地震及其强余震前出现了三次明显的潜热通量异常,第一次潜热通量异常出现于主震1个月前,主要分布在震中及其东南陆区,第二次潜热通量异常出现在主震前7天,异常区分布在震中西南的海域,呈北西向分布,指向俯冲带,第三次潜热通量异常出现在强余震前,异常区分布在震中西南的海域及北段俯冲带上;(2)相似于2004年印度尼西亚地震海啸前潜热通量的异常演化特征,潜热通量异常从弧后向俯冲带迁移,此次地震前的潜热通量异常首先出现在弧后火山活动强烈地区,然后迁移到海域俯冲带附近,可能反映了临震前的构造变形过程;(3)当陆区出现潜热通量异常时,同时也可见地表温度异常,但在海域出现潜热通量异常时,却未发现有地表温度异常,这可能是由于海域水的热容量较大,不易出现红外温度异常所致.     

卫星热红外遥感资料在地震预测中应用的现状

概述了震前卫星热红外异常研究的历史及发展概况,其发展经历了四个阶段:异常现象的发现、异常现象总结、机理研究以及异常提取方法改进;并进一步概括了目前各异常提取方法的优缺点及适用条件。     

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.     

多参量联合分析的地震空间探测异常研究进展

卫星对地观测技术是全球范围内实时监测孕震区地震活动和震后应急救援的有力工具。过去的几十年里,不同种类的卫星观测数据被应用于地震遥感异常探测领域中,并逐渐开展了从单个震例分析,到普遍规律探索,再到内部机理研究的多方面探讨。但由于地球系统的复杂性和孕震过程的不确定性,地震遥感异常研究仍充满困难和挑战。本文利用文献计量分析方法,探究了现今国内外地震遥感异常研究的关注热点和趋势方向,认为目前对于地震遥感异常的研究已由单一参量发展为多参量联合分析阶段;通过3个前沿研究案例分析了常用的综合分析参量与异常分析方法,以及多参量之间的时空同步性关系,表明多参量遥感异常的结合研究和交叉验证是地震遥感异常研究中的重要手段,可以在未来地震前兆研究中发挥重要作用。      

Spherical cap harmonic analysis of regional magnetic anomalies based on CHAMP satellite data

We used CHAMP satellite vector data and the latest IGRF12 model to investigate the regional magnetic anomalies over mainland China. We assumed satellite points on the same surface (307.69 km) and constructed a spherical cap harmonic model of the satellite magnetic anomalies for elements X, Y, Z, and F over Chinese mainland for 2010.0 (SCH2010) based on selected 498 points. We removed the external field by using the CM4 model. The pole of the spherical cap is 36N° and 104°E, and its half-angle is 30°. After checking and comparing the root mean square (RMS) error of ΔX, ΔY, and ΔZ and X, Y, and Z, we established the truncation level at K ^max = 9. The results suggest that the created China Geomagnetic Referenced Field at the satellite level (CGRF2010) is consistent with the CM4 model. We compared the SCH2010 with other models and found that the intensities and distributions are consistent. In view of the variation of F at different altitudes, the SCH2010 model results obey the basics of the geomagnetic field. Moreover, the change rate of X, Y, and Z for SCH2010 and CM4 are consistent. The proposed model can successfully reproduce the geomagnetic data, as other data-fitting models, but the inherent sources of error have to be considered as well.     

一次卫星热红外地震前兆现象的证伪

卫星热红外异常与地震关系的研究是目前地震领域的前沿课题,而从复杂的热红外信息中提取真正由地震活动引起的红外异常则是这项研究的关键和难点所在.本文以2004年3月24日在内蒙东部发生的5.9级地震为例,对热红外异常与地震的关系及异常提取中的相关问题进行了探讨.首先对震前3个月的NOAA16卫星影像进行了分析,结果发现震前三个月研究区出现了明显的热红外增温异常.异常影象特征表现为表面光滑、亮度均匀、边界清晰的高温雾状物;异常出现的空间位置不固定,面积大小不固定,异常无明显移动方向,亮温高出周围区域约3～10K.之后,又对研究区两年的NOAA卫星影象进行了连续分析,结果发现了同样的异常现象.对比分析两年内异常的时空演化过程进一步认识到,此异常具有明显的季节性,在冬春季节重复出现.2004年3月24日的5.9级地震刚好发生于异常的多发期末,从震前震后短期内的卫星资料看,易将其判为震兆红外异常.最后结合研究区的地理环境和气象等因素,对异常的成因进行了探讨,认为它可能是由大气逆温引起的红外现象,并非地震前兆异常.     

Time series analysis of infrared satellite data for detecting thermal anomalies: a hybrid approach

We developed and tested an automated algorithm that analyzes thermal infrared satellite time series data to detect and quantify the excess energy radiated from thermal anomalies such as active volcanoes. Our algorithm enhances the previously developed MODVOLC approach, a simple point operation, by adding a more complex time series component based on the methods of the Robust Satellite Techniques (RST) algorithm. Using test sites at Anatahan and Kīlauea volcanoes, the hybrid time series approach detected ~15% more thermal anomalies than MODVOLC with very few, if any, known false detections. We also tested gas flares in the Cantarell oil field in the Gulf of Mexico as an end-member scenario representing very persistent thermal anomalies. At Cantarell, the hybrid algorithm showed only a slight improvement, but it did identify flares that were undetected by MODVOLC. We estimate that at least 80 MODIS images for each calendar month are required to create good reference images necessary for the time series analysis of the hybrid algorithm. The improved performance of the new algorithm over MODVOLC will result in the detection of low temperature thermal anomalies that will be useful in improving our ability to document Earth’s volcanic eruptions, as well as detecting low temperature thermal precursors to larger eruptions.     

基于地震危险性分析的场地地震动持时特性研究

通过地震危险性分析计算,认为场地震动力持时主要决定于近场地震影响,潜在震源区震级上限越大,场地地震动持时越大,潜在震源区其它地震活动性参数（年发生率、起算震级、ｂ值）减小或设防水准降低,场地地震动持时增加,且地震动持时增加幅度较小。     

IPSTAR卫星在高斯信道中传输数据应用与性能分析

IPSTAR系统由IPSTAR号卫星、地面业务关口站和小口径天线地面终端组成.本文通过建立调制方式模型和高斯信道模型,分析卫星信号信噪比及传输性能,对比信噪比不同的星座图,分析卫星通信系统使用QPSK调制方式调制、传输地震数据对信号的影响,为使用卫星通信系统传输地震数据提供理论依据.     

采用卫星QPSK调制方式在高斯信道中传输地震数据的性能分析

为了获得卫星通信系统传输地震数据的误码率,借助MATLAB软件仿真地震数据在高斯信道中的传输过程,建立卫星调制方式模型和高斯信道模型,使地震数据经过所建立的模型处理后,得到不同信噪比情况下的误码率。并分析卫星通信系统使用QPSK调制方式调制、传输地震数据对信号传送的影响。最后采用蒙特卡罗法仿真获取准确误码率曲线,为使用...     

基于压缩感知的多跳地震数据采集技术与方法

随着油气地震勘探目标的复杂程度日益提高,地震数据采集系统的道容量也需要得到进一步的提升.本文根据压缩感知、稀疏表示等理论,提出了一种多跳恒传输量的数据采集框架,以减少每条测线上地震数据的传输量,进而提升采集系统的道容量.为了能够明显地提高带道能力,设计了基于有序并行原子更新的字典学习算法,该算法能够在计算量较小的前提下有效的得到相应数据的稀疏变换矩阵.基于压缩感知的多跳地震数据采集方法已能够在吉林大学研制的无缆自定位地震仪中实现.本文最后使用一组仿真数据和一组实测数据进行测试,其结果表明,数据采集信噪比控制在14 dB以上（引入噪声约18%）时,最多可以将系统的道容量提高3倍以上.