华北地区中强震前卫星红外亮温变化研究

摘要/Abstract

摘要： 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。

关键词: 热红外, 亮温, 卫星遥感, 华北地区

Abstract: Using relative power spectral method,we carried out time-frequency analysis of thermal infrared brightness temperature data from geostationary meteorological satellite before moderate to strong earthquakes in North China. The results show that there have dramatic brightness warm temperature changes before M>5 earthquakes in North China. The temperature changes appeared about one month before the earthquake with high values lasting for more than 20 days. The characteristic spectrum amplitude can reach up to more 7 times than the average in the abnormal area, and the earthquake always appeared on the edge of the abnormal area or in the fault zone within the area.

Key words: Infrared brightness temperature, Earthquke precursor, Satellite remote sensing, North China

中图分类号:

P315.7

吕国军, 张合, 李皓, 王建龙. 华北地区中强震前卫星红外亮温变化研究[J]. 地震, 2018, 38(1): 96-106.

LU Guo-jun, ZHANG He, LI Hao, WANG Jian-long. Infrared Brightness Temperature Changes before Moderate to Strong Earthquakes in North China[J]. EARTHQUAKE, 2018, 38(1): 96-106.

参考文献

[1] 谢锐生. 热力学原理[M]. 北京: 人民教育出版社, 1980.
[2] 刘培洵, 刘力强, 陈顺云, 等. 地表岩石变形引起热红外辐射的实验研究[J]. 地震地质, 2004, 26(3): 502-511.
[3] Qiang Z J, Xu X D, Dian C G. Impending-earthquake Satellite Thermal Infrared and Ground Temperature Increase Anomalies[J]. Chinese Science Bulletin, 1991, 36: 1894-1900.
[4] 徐秀登, 徐向民, 马升灯, 等. 临震大气增温异常成因的初步认识[J]. 地震学报, 1995, 17(1): 123-127.
[5] 刘德福, 彭克银, 刘维贺, 等. 地震有“热征兆”[J]. 地震学报, 1999, 12(6): 710-715.
[6] Tronin A A, Hayakawa M, Molchanov O A. Thermal IR Satellite Data Application for Earthquake Research in Japan and China[J]. Journal of Geodynamics, 2002, 33: 519-534.
[7] 邓志辉, 王煜, 陈梅花, 等. 中国大陆几次强地震活动的卫星红外异常分析[J]. 地震地质, 2003, 25(2): 327-337.
[8] 张元生, 沈文荣, 徐辉. 新青8.1级地震前卫星热红外异常[J]. 西北地震学报, 2002, 24(1): 1-4.
[9] 张元生, 郭晓, 张小美, 等. 应用静止卫星热红外遥感亮温资料反演地表温度的方法研究[J]. 西北地震学报, 2004, 26: 113-117.
[10] 钟美娇, 张元生. 2005年10月8日巴基斯坦7.8级地震热红外异常[J]. 西北地震学报, 2007, 29(2): 137-140.
[11] Saraf A K, Rawat P, et al. Satellite Detection of Earthquake Thermal Infrared Precursors in Iran[J]. Nature Hazard, 2008, 47: 119-135.
[12] 强祖基, 马蔼乃, 曾佐勋, 等. 卫星热红外地震短临预测方法研究[J]. 地学前沿, 2010, 17(5): 254-256.
[13] 魏从信, 张元生, 惠少兴. 2009年8月11日安达曼群岛2013年M_S7.5地震热红外变化[J]. 地震研究, 2011, 34(2): 41-45.
[14] 张景廉, 杜乐天, 曹正林, 等. 再论汶川大地震与深部气体的关系[J]. 西北地震学报, 2011, 33(1): 96-101.
[15] 张璇, 张元生, 魏从信, 等. 云南彝良5.7级地震前卫星热红外异常[J]. 地震工程学报, 2013a, 35(1): 171-176.
[16] 张璇, 张元生, 魏从信, 等. 四川芦山7.0级地震卫星热红外异常解析[J]. 地震工程学报, 2013b, 35(2): 272-277.
[17] 张元生, 郭晓, 魏从信等. 日本9级和缅甸7.2级地震热辐射表现特征[J]. 地球物理学报, 2011, 54(10): 2575-2580.
[18] Carreno E, Capote R, Yague A, et al. Observations of thermal anomaly associated to seismic activity fromremote sensing[J]. General Assembly of European Seismology Commission, Portugal, 2001: 265-269.
[19] 陈顺云, 刘培洵, 刘力强, 等. 地表热红外辐射的小波分析及其在现今构造活动研究中的意义[J]. 地球物理学报, 2006, 39(3): 824-830.
[20] 马瑾, 陈顺云, 刘培洵, 等. 用卫星热红外信息研究关联断层活动的时空变化: 以南北地震构造带为例[J]. 地球物理学报, 2006, 49(3): 816-823.
[21] 强祖基, 徐秀登, 赁常恭. 非增温背景下的热红外异常兼机制讨论[J]. 科学通报, 1991, 36: 841-844.
[22] 强祖基, 孔令昌, 王戈平, 等. 地球放气、热红外异常与地震活动[J]. 科学通报, 1992, 24: 2259-2262.
[23] Tronin A A. Satellite thermal survey-A new tool for the study of seismoactive regions[J]. Int J Remote Sens. 1996, 17: 1439-1455.
[24] Tronin A A. Thermal IR satellite sensor data application for earthquake research in China[J]. Int J RemoteSens, 2000, 21: 3169-3177.
[25] Filizzola C, Pergola N, Pietrapertosa C, et al. Robust satellite techniques for seismically active areasmonitoring: A sensitivity analysis on September 7, 1999 Athens's earthquake[J]. Physics and Chemistry of the Earth, 2004, 29: 517-527.
[26] Ouzounov D, Freund F. Mid-infrared emission prior to strong earthquakes analyzed by remote sensing data[J]. Adv Space Res, 2004, 33: 268-273.
[27] 屈春燕, 单新建, 马瑾. 红河断裂热红外高温条带的成因及其与地震活动性关系的探讨[J]. 地震学报, 2006, 28(1): 91-97.
[28] 强祖基, 姚清林, 魏乐军, 等. 从震前卫星热红外图像看中国现今构造应力场特征[J]. 地球学报, 2009, 30(6): 873-884.
[29] 张元生, 郭晓, 钟美娇, 等. 汶川地震卫星热红外亮温变化[J]. 科学通报, 2010, 55(3): 904-910.
[30] 赵国臣, 徐龙军, 谢礼立. 一种有效的地震动速度时程时域特性分析方法[J]. 地球物理学报, 2016, 6: 2138-2147.
[31] 郭晓, 张元生, 钟美娇, 等. 提取地震热异常信息的功率谱相对变化率法及震例分析[J]. 地球物理学报, 2010, 53(11): 2688-2695.
[32] 刘建明, 李志海, 孙甲宁, 等. 基于小波分析提取地倾斜异常特征[J]. 地震, 2016, 36(1): 38-48.
[33] 戴勇, 高立新, 杨彦明. 2015年阿拉善左旗5.8级地震前长波辐射异常研究[J]. 地震, 2016, 36(2): 167-175.