区域红外亮温背景场建立方法及初步应用

本文主要利用NOAA/AVHRR热红外亮温图像建立活动构造区域亮温背景场的方法, 对背景场建立过程中NOAA图像的几何精校正、 云和干扰噪点、 噪线的去除等关键问题进行了分析, 并提出相应的解决方法。 在此基础上, 利用多年的NOAA卫星资料, 建立了首都圈地区(38°～42°N, 112°～118°E)的旬、 月、 年不同时间尺度上的亮温背景场, 并进行了分析。 结果表明, 首都圈地区的亮温背景场变化主要受季节和地形因素的影响, 时间维上整体表现为夏高冬低的年变特征, 符合季节变化规律; 空间维上总体表现为东南部华北平原区亮温高, 西北部随海拔高程的增加而亮温逐渐降低为特征。     

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.     

2012年新疆洛浦MS6.0地震前卫星热红外亮温时空演变特征分析

本文处理了新疆洛浦M_S6.0地震前后卫星热红外亮温（TBB）数据,对异常信息的时空演变进行分析,并考虑了天气因素的影响。研究发现,震前亮温异常主要分布在震中西北方向,高值区位于震中以西巴楚县附近,异常呈条带状分布,其西北-东南走向与附近断裂带方向一致;异常出现在洛浦地震前14天,共2次,时间上经历较强-弱-强-弱的变化过程,第1次异常持续时间较短,第2次异常持续长达4天,之后迅速衰减并消失,亮温异常值增幅十分明显。结果表明,新疆洛浦地震前存在明显的红外亮温异常现象,亮温变化与洛浦地震发震似具有较好的相关性。     

基于基准场的地震红外异常分析技术

从卫星红外遥感图像中识别和提取与构造活动有关的热异常信息,是地震红外遥感监测预警的关键技术.为消除遥感影像中的复杂背景影响以及实现红外异常信息的自动识别与提取,本文提出了一种基于基准场的地震红外异常分析技术(IAARF),其核心是利用已有的多年同期红外遥感资料建立研究区的两个基准场,即异常识别基准场和异常提取基准场.文中设计了异常分析技术流程,提出了异常识别方法和异常定量提取模型.并以1998年张北Ms6.2地震为例,采用1995-1998年的90景NOAA/AVHRR影像进行了应用实验和对比分析,结果表明IAARF技术是有效的,可望用于卫星红外遥感异常的日常监测与分析预警工作中.     

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。     

震前卫星红外亮温异常时空演化特征分析

主要利用统计方法建立红外亮温背景场及异常检测模型,来提取2012年华北地区的红外亮温异常信息,并对2012年唐山4.8级地震和宝坻4.0级地震前的异常演化过程进行分析研究。结果表明:背景场方面,红外亮温的多年月背景场具有夏高冬低的年变特征,符合季节变化规律,红外亮温与高程呈负相关关系;基于历年同期亮温偏移指数K值方面,2012年5月28日唐山4.8级地震震前在唐山断裂带以南存在明显强烈的K值异常,在震前8小时达到最大约3.3。6月18日宝坻4.0级地震在震前也存在红外亮温异常现象,但是较弱。     

2011年盈江5.8级地震热辐射亮温异常分析

使用从2010年1月12日至2012年1月11日,在(20°～30°N,93°～ 103°E)范围内由中国静止气象卫星FY-2E观测的热红外遥感亮温资料,对2011年3月10日盈江5.8级地震周边地区的热红外亮温异常特征进行了研究.结果表明:从2011年3月初开始在盈江5.8级地震震中周围开始出现相对能谱异常,之后异常区域逐渐扩大并向震中区域集中,并于3月中下旬在震中偏西地区形成片状异常区域,相对能谱最大异常幅度达13倍,随后异常区域和幅度逐渐减小,地震发生后数天异常消失.     

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     

华北地区中强震前卫星红外亮温变化研究

应用相对功率谱估计方法对华北地区中强地震前静止气象卫星热红外遥感亮温资料进行时频分析, 结果表明: 华北5级以上地震发生前存在显著的亮温热异常, 震前1个月左右异常开始出现, 高值幅值持续时间超过20天, 功率谱幅值最高可以达到平均值的7倍以上, 且发震区域一般位于异常区边缘或异常区域内的断层上。     

2013年甘肃岷县漳县6.6级地震前热红外异常分析

应用中国静止气象卫星FY-2E红外遥感资料对2013年甘肃岷县漳县6.6级地震前的热红外异常信息进行研究,结果表明：由地震黑体辐射热异常时空演化图分析知,中强地震前,往往会有较大范围的热异常演变,热异常大面积沿断层分布,震中位置往往位于边界或热异常变化最大处.对比实时的长波辐射涡度场变化,能更好的对应未来地震的发震区域,涡度异常经常分布在震中边界.     

2017年8月9日精河MS6.6地震热红外亮温异常分析

利用相对功率谱方法对风云卫星热红外亮温数据进行处理,发现精河M_S6.6地震前存在明显的前兆异常。异常时空演化特征为2017年7月12日在北天山地震带中、东部和阿尔泰地震带中部开始出现相对功率谱高值聚集现象,随后幅值和面积逐渐增大,持续至7月27日异常面积和幅度达到最大值,然后逐渐减弱,2017年8月14日后基本恢复正常,异常持续大约1个月,8月9日在异常区域边缘发生精河M_S6.6地震。地震震中所在的北天山地震带平均相对功率谱值时序变化特征与异常区域时间演化过程类似,地震发生在平均相对功率谱由最大值恢复至正常背景值的过程中。     

2017年九寨沟MS7.0地震前热红外亮温异常与盆地效应

以中国静止气象卫星亮温数据为数据基础,采用小波变换和功率谱估计方法进行处理分析,并对处理后的数据进行时空扫描。结果表明:① 在2017年8月8日九寨沟M_S7.0地震前,沿龙门山断裂带存在一条热红外辐射增温带,其热辐射异常主要分布于四川盆地边缘,异常面积最大可达6×104 km2,九寨沟地震即发生在增温区域的边缘;② 九寨沟地震的相对功率谱时序演化特征显示,2017年7月初相对功率谱幅值迅速升高以后,长时间持续呈高幅值状态,且与过去十年的数据相比相对功率谱较为突出,直到地震后一段时间才恢复;③ 九寨沟地震异常的分布与汶川地震前热辐射异常展布相似,对其它发生在含油气盆地边缘的地震进行综合分析认为,热辐射异常均具有类似盆地形态的特征,反之,这种类似盆地形态的异常与M_S≥6.5地震的对应率为75%;④ 地震盆地效应是位于盆地边缘的、具有不同发震构造的地震表现出相似的热辐射空间展布的主要原因,与地球放气理论机理解释相一致。      

2018年5月28日松原MS 5.7地震前热红外亮温异常分析

2018年5月28日吉林松原发生M_S 5.7地震。为了分析松原地震前可能与地震有关的热红外亮温异常,收集了以震中为中心的38°—50°N、116°—134°E范围内,2013年1月1日—2018年6月18日静止气象卫星FY-2G观测的地表亮温资料,应用连续小波变换方法计算了每一个像元的小波相对能谱,得到了分析区域内相对能谱的时、空演化规律。结果显示,地震前1周吉林—丰满断裂周围出现相对能谱值超出背景值的异常现象;且随着地震的临近,异常区域沿着松花江第二断裂带向NW方向扩展,异常幅度随之增大。地震发生后异常幅度及面积继续增大,直至震后1个月异常逐渐消失。含油气盆地地下大量天然气对震前应力的变化较敏感,当应力积蓄到一定程度,盆地周缘的活动构造带及一些微裂隙都是天然气上涌的通道,而溢出地表的甲烷、二氧化碳等温室气体辐射增温效果明显。在震前,盆地出现大片区域的辐射增温异常可能与天然气外泄有关,或许可以解释松原M_S 5.7地震震中位于异常区外边缘的现象。     

卫星热红外亮温、气温及地温观测的年变变化对比研究

过对NOAA卫星热红外亮温与野外安装气象观测站接收的气温、地下不同深度地温(0.2, 0.5, 1.5,2 m)进行不同方式的对比研究,分析了卫星热红外亮温、气温、地下不同深度地温的变化特征,探讨了亮温与气温及不同深度地温之间的关系．结果表明:① 卫星热红外亮温观测,由于受天气、云层短周期因素变化影响,曲线呈现高频突跳特征,但按最大值拟合出的亮温曲线有较好的年变变化规律;② 浅层地温受气温及太阳辐射的影响较大,能够体现出日变化,表现出很好的季节变化规律;③ 深层地温年变平稳, 年变变化与季节相关．但与气温相比,表现出滞后效应,且深度越深,滞后时间越长;④ 亮温、气温及深度0.2 m地温三者之间呈现很好的相关性．亮温、气温、0.2 m地温的极值几乎同时段出现,都符合季节变化．分析表明,亮温能够真实地反映地表温度的变化情况,能够为利用卫星热红外亮温提取地震异常信息提供可靠准确证据．本研究结果为理解不同观测属性及其相互关系,以及更好地为地震监测应用提供了基础．      

极低频背景变化及在地震监测中的应用

利用我国极低频台站观测到的天然场电磁数据,对极低频(0.1-800 Hz)电磁场随季节和纬度的背景变化进行初步分析,并以云南通海地震台观测到的震前电磁异常为例,阐述震前异常特征.     

大地电场岩体裂隙模型的应用基础与震例解析

应用大地电场岩体裂隙模型,对中国大陆主要块体内电磁环境、装置系统较好的40个台站进行分析,发现80%场地岩体裂隙结构处于发育阶段、15%场地裂隙处于排列有序的长大阶段、5%场地岩体较破碎,这些不同阶段的岩体裂隙结构对应着不同的大地电场幅度、方向变化特征.通过对2013年至2018年3月中国大陆6次典型震例解析,发现在强震震中200 km范围内,岩体裂隙处于长大或发育好的场地较集中,而且这些场地在强震前更容易发生岩体剪裂、裂隙优势方位偏转和大幅度突跳等结构变异,200 km外场地裂隙优势方位多发生突跳现象.总体上,这些现象还具有时间准同步性、场地选择性特点.

     

年尺度地震预测模型的国际研究现状

对未来1年内发生强震的预测在做好备灾应急准备和防震减灾工作上具有重要的现实需求.为反映近年来国际上关于1年尺度地震预测模型研究的进展,本文系统地整理了地震的统计概率预测模型、物理预测模型和混合预测模型,并从方法原理、预测效能评价、部署应用等角度进行了梳理.研究表明,目前国际上发展的1年尺度地震预测模型及其效能评价使用的参考模型的总体数量较少、建模原理主要基于G-R关系等统计学基本定律,显示该领域在基础理论架构、关键技术体系上并未足够成熟,这可能与相应的地震发生机理解释尚不完善、建立数理化的预测模型尚有困难等因素有关.