汶川Mw7.9与日本Mw9.0地震同震电离层扰动研究

通过分析研究2008年的汶川Mw7.9地震、2011年的日本Mw9.0地震,发现伴随强震的发生,存在明显的同震电离层扰动现象。这种现象持续时间较短,一般在震前30～40min出现,并在震后大约10min达到极值,然后逐渐消失。持续时间及强度和震级存在着密切的关系,具体来说,震级越大其异常值也越大,持续时间也越长。另外一个值得注意的现象是,在震中附近出现较为明显的正异常的同时,距离震中较远的地区出现了负异常。     

GPS解算的日本Mw9.0级地震的远场同震地表位移

利用日本Mw9.0地震前后各3d的77个GPS连续站观测资料和JPL精密星历,计算了该地震对周缘各国及相邻板块运动的同震影响。结果显示,日本地震对日本、中国东北部、朝鲜半岛均有较大影响,其同震水平位移影响范围达2 000km,地震造成中国东北东移1～3cm,华北东移3～8mm,朝鲜半岛东移2cm。中国境内的GPS测站的垂直同震位移均呈上升趋势,但是上升幅度非常小。结合日本岛测定的GPS同震位移和约20m高的海啸可以推断,本次日本地震的同震垂直位移具有波状起伏特征,符合逆冲挤压型地震的粘弹性理论模型。鉴于近年地震活动趋势,应该密切关注横贯中国东部的深大断裂带（郯庐断裂带）的断层活动,借助中国陆态网络密集覆盖提供的有利条件,跟踪研究郯庐断裂带附近300km范围的区域地壳现今变形、应力应变场的时变过程等,分析郯庐断裂带的断层活动,捕捉异常信息。     

利用GRACE数据检测日本Mw9.0地震同震和震后重力变化

基于德国地学中心（GFZ）发布的GRACE RL05月重力场模型数据,考虑全球陆地同化系统陆地水储量的影响,采用300 km的扇形滤波,利用叠积法提取了日本Mw9.0地震的同震和震后重力时变信号,并利用最小二乘拟合的方法计算了两个同震重力变化极值点在地震前后85个月的重力年变率。结果表明：土壤水分和雪水引起的重力变化为-0.34~0.09 μgal;利用GRACE数据检测到的同震重力变化为-5.3~4.2 μgal,与基于PSGRN/PSCMP模型计算的结果在空间分布和量级上具有较好的一致性;震后5 a震中附近区域的重力整体上呈现增加趋势,断层上盘所在的日本海域与下盘所在的太平洋区域重力增加的最大值分别为2.6、4.5 μgal,下盘重力增加较大,可能与断层下盘所在地层的黏滞性相对较低有关。     

顾及分段相似性的同震形变时间序列恒星日滤波优化算法

在常规恒星日滤波的基础上,提出一种顾及分段相似性的恒星日滤波优化算法。在构建滤波算子之前,首先确定用于构建滤波的坐标残差时间序列与地震当天坐标残差时间序列的分段相似性,然后根据相似性度量指标的大小确定权重后再进行滤波。研究结果表明:利用本文提出的顾及分段相似性的恒星日滤波优化方法能够显著改善单历元定位的精度和可靠性,克服常规滤波方法存在的缺陷,有利于恒星日滤波的无人工干预批处理。尤其是通用影像质量评价指数UIQI方法顾及了时间序列间的相关系数以及序列自身的均值和方差,比其他相似性度量更加科学合理,建议采用UIQI作为恒星日滤波优化算法的相似性度量。     

日本2011 Tohoku-Oki Mw 9.0级地震的同震形变及其滑动分布反演:GPS和InSAR约束

利用覆盖整个日本东北部的3个条带的Envisat/ASAR降轨数据和6个条带的ALOS/PALSAR升轨数据,通过二通差分干涉处理,首先得到了2011年日本Tohoku-Oki Mw 9.0级地震的初步同震形变干涉结果,然后,利用GPS同震观测值对InSAR结果进行校正和基准统一。在此基础上,采用弹性半空间矩形位错模型,联合GPS和InSAR观测结果对同震滑动分布进行反演,获取了发震断层的断层滑动分布。结果显示,此次地震的滑动分布主要发生在40～50km深度范围内,最大滑移量为50.3m,释放的能量为3.20×1022 N·m(相当于Mw 8.94级)。     

GPS测定的2011年日本9.0级地震的中国大陆地区同震位移场

利用陆态网络东北地区的6个GPS基准站地震期间的观测数据反演了日本本州东海岸9.0级强震区域地表的瞬时形变过程,应用160多个陆态网络基准站以及IGS跟踪站的GPS观测数据解算获得中国大陆地区的远场同震位移。将测站按照中国大陆主要构造带(区)进行分配统计可知,东北地区同震位移最大,平均接近20mm;首都圈与郯-庐带及周围地区平均同震位移也在10mm左右;距离震中比较远的鄂尔多斯及周围、阿尔金-祁连山-阿拉善、新疆等地区也受到了该地震的影响,在东方向发生了5mm左右的位移,并且以上地区的优势方向都为东方向;而本次地震对中国的华南(包括南海)以及青藏等地区基本没有影响。这些解算结果对进一步研究地震动力学特征及判定未来地震趋势提供了详实的实测依据。     

基于单历元方法研究汶川8.0级地震对中国大陆的同震变形影响

本文基于BERN5.0软件的动态计算功能,首先验证了GPS连续运行站观测数据单历元计算的可靠性,将其应用到汶川地震当天的观测数据,计算了全国29个连续运行站在地震前后30分钟的瞬时变化,获得了相应的同震变形,重点研究了泸州、西安、北京房山等站的变化情况,计算结果表明,在地震前后,各连续运行站监测到了明显的震间变形.     

2022年泸定Mw 6.6地震InSAR同震形变与滑动分布

2022-09-05,青藏高原东缘的鲜水河断裂上发生了泸定Mw 6.6地震,该地震是鲜水河断裂上40年来发生的最大地震,研究该地震的运动学和同震破裂模式对理解青藏高原东缘构造形变机制和评估鲜水河断裂以及安宁河断裂的地震危险性具有重要意义。利用Sentinel-1和ALOS-2卫星雷达影像,采用合成孔径雷达干涉技术获取了泸定地震的同震形变场,进而基于弹性半空间的位错模型,确定了本次地震发震断层的几何参数和滑动分布。结果表明,泸定地震是一次典型的左旋走滑事件,发震断层西倾,倾角约为72°,走向沿NNW-SSE方向,约为167°;断层破裂主要集中在0~10 km深度,最大滑动发生在约5.8 km深度,约为2.23 m;同震释放的地震矩约为8.74×1018 N·m,相当于矩震级Mw 6.59。通过对震后光学影像解译,发现此次地震诱发的滑坡多集中分布在发震断层西侧,该现象与余震主要集中在断层西侧的结果相一致,可认为是地震上盘效应的体现。     

全球陆地水储量对检测同震重力变化的影响

以2011年日本Mw9.0地震为例,探讨了同震重力变化理论模拟计算所涉及到的几个关键问题,并利用GLDAS全球陆地水储量模型对GRACE卫星检测到的同震重力变化进行了修正。结果表明,水文效应变化振幅达4μGal,该影响不可忽略。     

青海玉树地震差分干涉雷达同震形变测量

2010-04-14青海玉树发生7.1级地震后,作者利用震前和震后获取的日本ALOS卫星PALSAR遥感数据,开展了差分干涉雷达(D-InSAR)地震同震形变测量与分析。结果表明:玉树地震引起较大范围地表变形,地震变形沿玉树—甘孜断裂带向南东东方向扩展,在N33.7°,E96.81°附近达到最大形变量,D-InSAR监测到雷达视向上的最大形变量为35cm。地表形变特征对于评价玉树地震破坏程度、推断断层性质、研究地震形变和地震孕育特征具有重要的参考价值。     

基于PPP动态定位技术的同震地表形变分析

根据沙蚁复眼中的偏振敏感神经结构,设计了一种大气偏振信息检测与导航传感器,实现了从大气偏振信息中提取二维罗盘信息。针对偏振光导航的特点,设计了一种嵌入式多信息源融合导航试验平台,实现了偏振光、三维地磁和GPS导航的有机集成。     

2010年Mw 6.9级玉树地震同震库仑应力变化研究

2010-04-14我国青海玉树附近发生Mw 6.9级地震。具体研究了该地震的前震-主震-余震序列应力触发模式及主震对周边断层的应力扰动。结果表明,大部分余震分布在同震库仑应力正区且余震触发率达76.4%;Mw 4.9级前震对Mw 6.9级主震的触发作用不甚明显,而后者对Mw 6.1级余震有明显触发作用;甘孜-玉树断层几乎都处于同震库仑应力加载状态,该断层上的历史破裂段如1738年M7.5级地震的当江段、哈秀段以及1896年M 7.3级地震的邓柯段未来更倾向于再次错动,造成强烈地震。     

东日本大地震重力信号同震响应

对2011年3月11日日本本州东海岸附近海域Mw9.0级地震前后的观测重力资料进行了同震响应信号分析,给出了gPhone重力仪在大地震后的长周期地震面波和自由振荡的观测结果。震后12h数据经带通滤波后可以分辨出7个环绕地球传播的瑞雷波记录,在低频范围内(5mHz以下)检测到43个地球自由振荡基频振型及52个谐频振型,其分布与理论模型吻合较好。其中,在1mHz以下的低频段内观测到4个振型的谱峰分裂现象。     

PPP网解UPD模糊度固定技术监测尼泊尔Ms8.1级地震对中国珠峰地区及周边地震同震位移

利用UPD模糊度固定技术无需顾及基线解算基站地震所带来的影响,可以进行高精度非差PPP解算,"真实"获取地震周边地区GNSS站点高精度同震位移变化。为此,本文利用"国家基准一期工程""中国大陆构造环境监测网络"以及国家测绘地理信息局在珠峰周边所观测的GNSS观测资料,基于UPD模糊度固定技术高精度非差解算2015年4月25日尼泊尔Ms8.1级地震对我国珠峰地区及周边地震同震位移影响。首先,本文选取全国及周边IGS均匀分布、站点稳定、远离震区的GNSS连续观测网络数据计算卫星端的宽、窄巷UPD,采用PPP网解UPD模糊度固定技术,对解算地震区域内的GNSS测站的载波相位模糊度进行固定,得到无模糊度的精确相位观测值,进行高精度非差PPP解算;通过对平静日IGS测站数据处理与ITRF2008历元坐标对比分析,验证了该方法的精确性;最后,对2015年4月25日、5月12日地震以及地震前后数据,进行了UPD模糊度固定技术的非差PPP解算,分析了中国珠峰地区及周边GNSS站的同震位移;同时也分析了中国珠峰地区在2005—2015年10年的位移变化情况。UPD模糊度固定技术整网解算的方法也证实了能够为GNSS用于监测地震同震位移等,提供了一种精确、可靠的技术手段。     

东日本Mw9.0大地震前、同震及震后地壳水平运动

利用“中国地壳运动观测网络(二期)”245个GPS连续观测站及其他站的大量观测结果,采用离震中很远的7个GPS站作为位错参考框架,得到2011年3月11日东日本Mw9.0大地震的同震水平位移和应变。此种参考框架的位移场解,符合弹性位错模型离震中很远且水平位移接近于0的要求,不仅有利于位错模型反演,也有利于合理分析此次大地震同震水平位移的影响范围。地震前后区域参考框架下远场GPS连续观测位移时间序列和同震位移弹性位错模型反演结果表明,东日本大地震同震水平位移既是地震断层破裂的结果,也是远场震前数月或数年水平位移的弹性回跳,据此可以进一步确认这些站震前水平位移前兆异常。由于这些震前异常位移中亦包含了同震位移量(方向相反),因此,弹性位错模型为定量研究大地震前远场地壳运动异常提供了一种理论模型。位错参考框架中的同震位移及其位错模型和区域参考框架的位移时间系列的综合研究有助于对此次大地震地壳运动异常的认识。这种持续时间为数月至数年的弹性形变异常,可以为大地震的中短期预测提供依据。     

地形变观测揭示的汶川Ms8.0级地震同震响应与影响

利用GPS、跨断层长水准、跨断层短水准与基线等多手段、不同时空尺度地形变观测资料,研究了2008年5月12日四川汶川县Ms8.0级地震同震响应及对周围地区的影响。分析表明了汶川地震发震区呈相当显著的逆冲兼右旋走滑同震变化,大震对其附近的甘川交界东段——甘川陕交界区、鲜水河断裂南段及与龙门山断裂、安宁河断裂的Y字型交汇区及其附近影响相对明显,对其应变积累可能以一定程度增强作用为主。     

利用高度角与MP组合随机模型提高PPP的收敛速度

在当前科学技术不断创新发展下,很多的技术都被应用到各个领域当中,其中精密单点定位技术(英文简称PPP)便是比较先进的技术,被当前地质勘察和航空测量广泛的应用。此次研究的目的是为了提高PPP收敛速度,这是由于当前PPP存在收敛速度比较慢的问题,不利于该项技术在科技发展领域的推广应用,针对这一问题,本文首先对多路径效应及MP组合观测值进行了实验分析,然后,对基于MP定权的GPS PPP方法进行详细的阐述,最后,通过实验分析,得出利用高度角与MP组合随机模型(ELE_MP模型)提高PPP的收敛速度。