JCZ-1T超宽频带地震计LP垂直通道记录的固体潮特征

JCZ-1T超宽频带地震计具有全频带覆盖特性,其低频端输出延伸到固体潮汐,利用地震计LP通道的垂直分向观测数据,经过处理获得有关的固体潮资料,通过对记录信号的频谱分析对其有了初步的认知。JCZ-1T超宽频地震计LP加速度垂直通道记录的观测信号以固体潮汐信息为主,用该仪器观测可以获取与地震相关的综合观测数据,分析JCZ-1T记录波形叠加的的固体潮信息有着重要的实际意义,通过对资料处理运用,可以与传统前兆仪器结合观测,拓展其研究应用领域,更好的服务于地震科学研究。     

JCZ-1型地震仪观测的地球环型自由振荡

本文首次采用JCZ-1型地震仪观测资料研究地球环型自由振荡, 并在2011年日本9.0级地震、 2010年智利8.8级地震和2005年印尼8.6级地震后武汉地震台JCZ-1型地震仪观测到了其激发的环型自由振荡, 从中检测了基振型₀T₂~₀T₆₇和一次振型 ₁T₂~₁T₅₀等振型的本征周期, 与PREM的理论值比较, 误差比小于0.5%, 补充了PREM中未提到的几次振型的本征周期: ₀T₁₁、 ₀T₁₅、 ₀T₁₉、 ₁T₄、 ₁T₅、 ₁T₁₄, 并观测到了日本地震 ₀T₂、 ₀T₆、 ₀T₇和 ₀T₈振型的多峰值现象。 研究结果表明, JCZ-1型地震仪具有良好的观测超低频长周期地球自由振荡的能力。     

JCZ-1T超宽频带地震计常见故障分析

对JCZ-1T超宽频带地震计的多种故障进行分类,故障主要包括仪器记录波形异常、仪器标定波形异常、地震计工作状态异常等,并对故障原因进行分析,给出相应解决方法。此外,对沈阳地震基准台JCZ-1T地震计1例故障的现象、原因排查、维修方法等进行了详细介绍。     

JCZ-1T超宽频带地震计常见故障分析

对JCZ-1T超宽频带地震计的多种故障进行分类,故障主要包括仪器记录波形异常、仪器标定波形异常、地震计工作状态异常等,并对故障原因进行分析,给出相应解决方法。此外,对沈阳地震基准台JCZ-1T地震计1例故障的现象、原因排查、维修方法等进行了详细介绍。     

沈阳地震台超宽频带地震计垂直向LP通道固体潮特征分析

将沈阳台JCZ-1超宽频带地震计垂直向(UD)传感器LP通道2009年11月至2010年10月记录资料通过相应的手段和处理方法,进行固体潮分析研究,得到沈阳台超宽频带地震计2009年度数据不存在明显固体潮特征,与仪器本身及环境因素影响有关。     

利用重力资料检测日本9.0级地震激发的地球自由振荡

利用格尔木基准地震台重力观测资料,检测到2011年3月11日日本东海岸9.0级特大地震激发0S0 ～0S40之间的球型自由振荡,其中有0S0、0S13、0S22、0S26、0S30共5个振型的观测频率值与理论频率值偏差近似为0.同时发现0S2、0S3振型有明显的谱线分裂现象,但是0S32、0S37振型未与周围噪音区分开,观测效果不明显.整体平均偏差约为0.10％,观测频率值与理论频率值有很好的相符,这不但说明了PREM模型理论的正确性,也说明了格尔木基准地震台重力资料质量的优良,研究结果对了解地球内部结构有一定的帮助.     

利用琼中台重力观测资料检测智利地震所激发的地球自由振荡

基于琼中PET重力仪的数字化观测资料,利用功率谱密度估计方法,在没有对重力资料进行任何(固体潮、气压)改正的情况下,准确获取了2010年2月27日智利发生巨大地震激发的0S8～0S29基频球型自由振荡。并与PREM模型理论自由振荡的周期进行对比分析,实测周期与PREM预测振荡周期是相吻合的,除0S10周期的相对误差为0.28%,其余周期误差均小于0.1%。结论对进一步研究地球的内部结构和震源机制具有一定的意义。     

利用易县形变综合观测资料检测日本地震所激发的地球自由振荡

基于形变数字化观测资料,利用功率谱密度估计方法,在没有对易县形变综合观测资料进行任何(固体潮及气压)改正的情况下,获取了2011年3月11日日本发生巨大地震激发的0S4～0S37基频球型自由振荡。并于PREM模型理论自由振荡的周期进行对比分析,得出实测周期与PREM预测振荡周期是相吻合,除0S10周期的相对误差为0.29%,其余周期误差均小于0.1%左右。所得的结论对进一步研究地球的内部结构和震源机制具有一定的意义。     

利用湖州台形变观测资料检测地震激发的地球球形自由振荡

利用湖州地震台垂直摆倾斜仪、水管倾斜仪、伸缩仪和体应变仪等观测资料,采用功率谱密度估计方法,获得2011年3月11日日本9.0级大地震激发的_0S_5~_0S_(50)基频球型自由振荡数据;比对PREM模型的理论计算周期,其相对偏差均小于1.2‰,且体应变观测的相对偏差最小;伸缩仪和体应变仪能清晰地检测到与地壳深部结构密切关系的_0S_2、_0S_3和_0S_4低阶振型。     

利用湖州台形变观测资料检测地震激发的地球球形自由振荡

By using the digital observations of the pendulum tiltmeter, water tube tiltmeter,extensometer and volumetric strainmeter at Huzhou station and with the power spectrum density estimation method,we acquired the_0S_5-_0S_50 fundamental sphere free oscillations caused by the Japan earthquake on March 11,2011,then compared it with the PREM model. The relative errors are mostly bigger than 1.2‰. The extensometer and volume strainmeter can clearly detect _0S_2,_0S_3and_0S_4,which are closely related to the deep structure and earth's interior.     

JCZ－1型地震仪观测的地球环型自由振荡

我们首次采用JCZ－1型地震仪观测资料研究地球环型自由振荡,2011年日本9.0级地震、2010年智利8.8级地震和2005年印尼8.6级地震后武汉地震台JCZ－1型地震仪观测到了其激发的环型自由振荡,我们从中检测了基振型0T2 ~0T67和一次振型1T2 ~1T50等振型的本征周期,与PREM的理论值比较,误差比小于0.5%,补充了PREM中未提到的几次振型的本征周期：0T11、0T15、0T19、1T4、1T5、1T14,并观测到了日本地震0T2、0T6、0T7 和0T8振型的多峰值现象。研究结果也表明了JCZ－1型地震仪具有良好的观测超低频长周期地球自由振荡的能力。     

Detection of spheriodal free oscillation excited by Peru 8.2 M_s earthquake with five international superconducting gravimeter data

In this paper, authors obtain the spectral peaks of the earth free oscillation and check all normal modes from 0S0 to 0S48 accurately, with the Fourier analysis and the maximum entropy spectrum method dealing jointly with six groups of the observational residual data from five international superconducting gravimeter stations. By comparing the observational results in this paper with three former groups of observations or models, authors notice an extra discrepancy between two observational 0S2 modes excited separately by Peru earthquake and Alaska earthquake, which probably mirrors the anisotropy of the Earth's inner core. The analysis on the splitting 1S2 mode shows that the asymmetric factor of rotationwise spectral splitting is possible to be different from that of anti-rotationwise spectral splitting.     

用钻孔应变数据探测2011年日本Tohoku大地震激发的低频地球环型自由振荡及其谱峰分裂

地震激发的地球自由振荡中, 环型自由振荡(特别是低频环型自由振荡)的精确探测相比于球型自由振荡更加困难. 环型自由振荡对SH波速度结构更加敏感, 能更好地监测走滑断层运动, 因此精确估算环型自由振荡的谱峰参数可为地球内部大尺度SH波速度结构和大地震的震源机制提供更强约束. 本研究利用2011年日本Tohoku地震后四分量钻孔应变仪的观测资料, 提取了该地震激发的1.3 mHz以下低频环型和球型自由振荡信号, 与STS-1宽频带地震仪的结果相比较, 发现四分量钻孔应变仪对1 mHz以下的环型自由振荡具有更强的探测能力. 本研究还采用频率域自回归方法精确估计了₀T₂—₀T₆的简并频率, 结果与PREM模型理论值相差非常小, 平均相对误差仅为2.52×10^-4.此外还用钻孔应变仪观测资料探测到了₀T₂谱峰分裂现象. 研究结果表明, 钻孔应变仪能有效探测到大地震激发的低频地球环型自由振荡信号, 可为地幔大尺度各向异性结构研究提供高质量的基础数据.

     

利用VP型垂直摆倾斜仪观测数据检测2011日本M_w9.0级地震激发的低频地球自由振荡

甚长周期VP型垂直摆倾斜仪对某些地球物理信号有特殊的敏感性,除了在观测小地震、慢地震等方面有优势之外,还可有效应用于低频地球自由振荡信号的探测.利用安置在武汉大学珞珈山的我国自行研制的VP型垂直摆倾斜仪在2011日本Mw9.0级大地震之后不同长度的观测数据,联合EEMD方法、自回归估计(AR)方法和bootstrap法,本文不仅检测到该地震激发的频率小于4.7 mHz的零阶球型振荡(0S2至0S38)和环型振荡(0T4至0T35)几乎所有振型以及15个谐频振型,还检测到5个其频率低于1mHz的低阶球型多线态(0S2、2S1、0S3、0S4和1S2)的部分或全部谱峰分裂现象,并给出了所有检测结果的精度评估.此外,本文分析了某些球型和环型振荡之间的耦合效应,结果表明耦合效应将显著影响地球自由振荡信号的相关参数.     

利用体应变观测智利8.8级大地震激发的地球球型自由振荡

用河北省体应变的数字化观测资料,利用功率谱密度估计方法,在没有对资料进行处理的情况下,准确获得了2010年2月27日智利8.8级大地震激发的0S5-0S35摹频球型自由振荡,并与地球初步参考模型(PREM)的理论自由振荡频率进行对比,发现实测振荡频率与PREM预测的振荡频率基本符合.河北省体应变的数字化观测资料的确可以...     

利用泉州地震台gPhone重力仪观测资料检测地球自由振荡

gPhone重力仪低频段良好的噪声水平有利于记录地球自由振荡信息。利用泉州基准地震台gPhone重力仪原始观测数据,分析直接检测2021年7月29日美国阿拉斯加州以南海域M_S 8.1地震激发的地球自由振荡信息的可能性,结果表明,基频振型₀S₄—₀S₆₀和多个谐频振型的实测频率值与地球初步参考模型（PREM）的理论值基本一致,可见利用该台gPhone重力仪可有效检测地球自由振荡信号。文中所得结果可用于地球内部结构研究,有助于做出更精细的地球模型。     

联合GPS和GRACE观测研究日本MW9.0地震震后变形机制

利用GPS和GRACE观测数据研究了日本M_W9.0地震的震后变形特征.GPS观测显示,区域震后位移呈现随指数函数变化特征,变化速率符合大森公式的衰减特性;近五年的震后水平位移累积已达到东向60~165 cm,南向20~65 cm的量值,距震中较远站点已超过同震变化量,且震后变形仍然持续.GRACE观测到显著的震后重力变化,地震破裂两侧的重力变化总体均呈上升趋势,但海洋侧的变化速率较快.联合震后余滑和黏弹性位错理论对震后变形进行了模拟,探索了GPS和GRACE观测的综合应用方法.研究发现,综合考虑震后余滑和黏滞性松弛效应可以对日本地震的震后变形做出较合理的解释,震后初期余滑起主要作用,1至2年以后逐渐减弱,黏滞性松弛作用逐渐增强.在震后变形模拟和区域黏滞性结构反演中形成GPS和GRACE观测结合应用的方法,先基于震后GPS形变估算区域黏滞性结构,而后利用GRACE观测修正深部的黏滞系数,并综合利用这两种观测微调浅层黏滞系数,最终确定区域黏滞性结构.基于该方法反演了日本震源区的地幔黏滞性结构,地震断层破裂两侧的流变参数存在差异,大陆侧的地幔顶层黏滞系数在1.0×10¹⁹ Pa·s量级,而海洋侧的则略小于大陆的,在6.0×10¹⁸ Pa·s量级.

     

震后GPS观测数据揭示的日本M_W9.0地震周边地区地幔黏滞性结构垂向变化

本文利用大范围的震后GPS数据和黏弹性球形地球位错理论,定量研究了日本M_W9.0地震周边地区地幔黏滞性结构的垂向变化.首先结合陆地和海底的GPS观测数据,以及基于球形地球位错理论格林函数和贝叶斯反演方法,反演了该地震的同震滑动分布,发现其最大错动量高达59m.然后在均一地幔黏滞性结构的假设前提下,确定了震源周边地区地幔黏滞因子的最优解,发现依据该地幔黏滞因子获得的理论远场震后位移和GPS观测结果之间的均方根误差高达0.81cm,不能解释远场观测结果.为解决上述问题,本文对震中周边地区地幔黏滞性结构沿垂向方向进行分层,建立了一个随深度变化的地幔黏滞性构造模型,然后综合利用远近场的GPS数据对该地区地幔黏滞因子进行反演研究,结果表明,震源周边地区岩石圈弹性层厚度最优解为40km,40～220km深度的地幔黏滞因子最优解为6×10~(18)Pa·s,220～670km深度之间的地幔黏滞因子最优解为1.5×10~(19)Pa·s.上述地幔黏滞性构造使远场的均方根误差降为0.12cm,仅为利用均一地幔黏滞性构造所得均方根误差值的15%,大大提高了远场模拟结果的准确性.最后,观测值和模拟值之间的均方根误差分析表明,近场震后形变数据主要约束浅层的地幔黏滞性结构,而远场震后形变数据主要约束深部的地幔黏滞性结构.     

GRACE detection of the medium- to far-field coseismic gravity changes caused by the 2004 MW9.3 Sumatra-Andaman earthquake

Large earthquakes cause observable changes in the Earth's gravity field, which have been detected by the Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE). Since most previous studies focus on the detection of near-field gravity effects, this study provides the results from the medium- to far-field gravity changes caused by the 2004 Sumatra-Andaman earthquake that are recorded within GRACE monthly solutions. Utilizing a spherical-earth dislocation model we documented that large-scale signals predominate in the global field of the coseismic gravity changes caused by the earthquake. After removing the near-field effects, the coseismic gravity changes show a negative anomaly feature with an average magnitude of -0.18×10^-8 m·s^-2 in the region ranging ~40° from the epicenter, which is considered as the "medium field" in this study. From the GRACE data released by Center for Space Research from August 2002 to December 2008, we retrieved the large-scale gravity changes smoothed with 3 000 km Gaussian filter. The results show that the coseismic gravity changes detected by GRACE in the medium field have an average of (-0.20€±0.06)×10^-8 m·s^-2, which agrees with the model prediction. The detection confirms that GRACE is sensitive to large-scale medium-field coseismic gravitational effects of mega earthquakes, and also validates the spherical-earth dislocation model in the medium field from the perspective of satellite gravimetry.