次声波在海啸灾害预警中的应用探讨

介绍了次声波的基本物理概念和次声波的传播特性,概述了次声波的研究现状,提出了利用次声波来预警海啸灾害的建议,并对其可行性进行了分析。     

地震前低频事件的实验研究

介绍了几种强震前超低频事件的观测证据,并通过实验,研究了产生和传播机理。初步结果表明,微破裂的集结和断层的破裂起始会出现超低频脉冲,并透射到空气中形成次声波。塑性体的冲击或超临界流体的膨胀比脆性破裂更容易激发（超）低频波,且不伴随明显高频辐射成分。这样可以较为合理地解释震前“平衡”背景下的（超）低频事件。对实验中破坏前的低频脉冲给出了断裂力学解释。断裂力学的实验和膨胀－－扩容理论证明了震前会产生断层的张裂隙,从而为超临界流体提供了运移空间。流体在运移过程中突然涨缩会激发（超）低频辐射波。讨论了改进（超）低频事件的观测条件问题。     

印尼大地震震前次声异常信号的分析

2004年12月26日发生在印尼苏门答腊岛附近印度洋海斌的地震震级高达9．0（Mw9．0）,引起了巨大海啸．造成了几十万人的伤亡,至今全世界的人们还记忆犹新。美国地质调查局把此次地震列为百年以来全球第五大地震。时隔3个月,2005年3月29日在印尼又发生了Ms8．7地震,5月17日再次发生了7．1级地震。北京工业大学地震研究所在这几次印尼地震前都收到次声波异常信号,本文对这些异常信号进行了初步的分析与探讨。     

北京地震前的异常次声波

观测并研究了2011年10月12日发生在北京海淀区的一次小地震前4天,五个次声监测站点接收到的异常次声波信号.这五路信号的波形一致,均为"N"形脉冲波,且持续时间基本一致,约在一个小时左右.基于Wigner-Ville分布方法对信号进行时频分析发现次声波能量主要集中在0.025 Hz的频率以下.五路信号间的相关系数均高达0.8左右.采用波束形成方法对信号源进行成像定位研究,其结果表明:该地震前异常次声波源的位置与地震发生时震中的位置相差约5 km.本文的分析结果说明了地震前可能有低频大气次声波的产生,研究这类次声波可能为地震的预测提供一种有价值的信息.     

2003年日本北海道8.0级地震次声波特征研究

利用在北京昌平安装的次声三点阵, 记录了2003年9月26日日本北海道地震的前兆次声波和震后次声波。 实际记录的P-t曲线及波速波向图, 经快速傅立叶变换得到其三维动态频谱。 结果表明: ① 强震前2～7天能测到振幅很强、 方向可测的地震前兆次声波。 其频谱特点是: 振幅由弱(10～15 Pa)逐渐加强到(50～80 Pa)或更大; 先为短周期波(10～30 min), 紧跟着长周期波(30～50 min), 然后又出现更长的周期波, 最后长短周期的波一起出现连成一片(2～62 min); ② 地震前兆次声波的产生和记录较容易, 而当地次声波和震中次声波记录和识别比较困难; ③ 若两地的三点阵波向相交, 可预测震中位置。 故地震前兆次声波的测量研究, 有可能发展成为临震预报中一种有效的新方法     

三峡库区巴东地震(Ms5.1)成因机制及次声波信号

2013年12月16日三峡库区巴东发生M_s5.1地震.根据eigen-6c2模型研究了巴东地区的8-638阶卫星重力异常, 结果表明: 该地区场源深度为10 km的地壳为局部重力低异常, 反映了该处物质密度较周围偏低, 形成低密度层.同时, 研究了该地区速度结构剖面, 结果表明: 巴东地区地壳5~9 km及10~15 km深处存在上下两个低速层, 上部低速层与水库渗水有关, 下部低速层与地幔热流体的上涌有关.低密度层和低速层的确定为韧性流变层的存在提供了证据.巴东地震是地壳深部能量的长期集聚与突发释放, 属构造地震.然而, 库水下渗引起的上部低速异常降低了断层活动的阈值, 震前库水载荷的变化对此次巴东地震的发生起到了触发作用.通过对比次声波和地震波, 我们得出次声波仪记录到的异常信号为本地次声波.      

基于广域次声传感器网络的地震本地次声波监测

通过提出应用于广域次声传感器阵列的最小方差法信号源定位模型, 分析了阵列信号相关系数特征和本地次声波实时大气传播特性, 对阵列阵元数量、阵元组成结构引起的定位误差以及本地次声波的真实大气传播射线进行仿真, 并利用中国境内布置的广域次声传感器网络监测到了2013年4月20日四川芦山(雅安)地震的瑞利波激发的本地次声波, 验证了上述模型和仿真, 结合中国地震台网的国内的地震监测台站数据, 从信号走时、信号互相关系数、小波时频图、质点运动轨迹等方面进行了分析与对比, 并使用广域最小方差法搜索的算法对次声波和地震波进行定位, 结果显示: 各次声站点接收到由地震瑞利波引起次声站附近地表震动产生并垂直地表向上传播的次声波, 在地震瑞利波之后到达, 而且相关系数都达到0.6~0.9, 计算得到次声波源方位角为230°(以北京为原点), 距离震中小于150 km, 而且本地次声波受大气传播影响较小, 能够较容易的被广域次声阵列探测到, 因此地震本地次声波监测能够作为地震监测、研究地面起伏运动与大气波动关系的有效手段.      

2011年3月24日缅甸Ms7.2地震的次声波记录

已有的观测表明,较大地震能激发次声波,同时次声传感器广泛用于全球活动火山监测中.为监测云南西部强震活动及腾冲火山活动,一个由4个子台组成的中心三角形地震/次声台阵被布设在云南腾冲火山区.     

芦山地震前后次声波及重力波信号分析

2013年4月20日芦山地震（MS 7.0）发生前后,位于三峡库区的次声监测阵列记录下了一系列的次声波与重力波信号。文中首先对不同类型的地震次声波以及重力波做出概念上的区分,然后处理、分析采集到的信号,一一判定信号的类型,厘清次声信号、重力波信号与地震事件间的联系。文中讨论了次声压和大地垂直起伏运动之间的线性耦合,使用简正波叠加的方式生成了仿真地震波,并与次声波进行比较,判定4月20日接收到的地震次声波为本地次声波,次声波形与大地垂直运动速率的波形具有极高的相关度。文中还使用基于S变换的时频分析、基于互相关系数的时差计算以及三角阵定向等方法,对4月18日及22日接收到的重力波做了来波定向。经计算,4月22日来波方向约为254.3°,波速约为9 m/s,关联度最强的地震事件为21日凌晨发生的芦山地震余震（MS 4.9）,三角阵对芦山地震震中的反方位角为267.7°,方位角误差为13.4°;18日来波方向约为220.2°,波速约为28 m/s,关联度最强的地震事件为4月17日发生的云南大理地震（MS 5.1）及其余震,三角阵对此震中的反方位角为244.7°,方位角误差为24.5°。