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《中国地震局地震预测研究所》 2011年
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地震红外遥感异常特征综合研究

陈杨  
【摘要】:地震是地球系统复杂变化过程中的一种突变现象,具有高度的复杂性和不确定性。随着地震前红外辐射异常被发现,人们逐渐开始应用卫星红外遥感技术对震前的红外异常研究开展新的探索。卫星红外遥感技术由于探测范围大、空间分布连续、实时性强的优点,广泛地应用到提取地震红外辐射异常信息的研究中。 论文分别利用MODIS反演的地表温度数据和NOAA提供的长波辐射数据,建立了中国大陆地区地表温度与长波辐射的背景场。在去除背景场的基础上对我国大陆地区2000年以来的6级以上33个震例开展了地表温度和长波辐射地震异常分析,并运用红外遥感多参量开展了典型震例(普洱地震、汶川地震和玉树地震)的综合分析,归纳出地震前地表温度与长波辐射异常的主要特征。针对不同的红外遥感参数与分析方法,综合考虑其映震效能,建议从时间尺度、研究区范围来选择使用的数据以及处理的方法。论文最后初步探讨了基于地气系统辐射平衡的红外遥感多参量地震信息机理。 研究结果总结为以下几点: (1)研究的中国大陆32个6级以上震例中,有14个地震存在着震中附近震前明显的地表温度增高现象,映震比例达到43.7%。研究的中国大陆33个6级以上震例中,有25个地震存在着震中附近震前明显的长波辐射增强现象,映震比例达到75.8%。 (2)地震前地表温度与长波辐射异常的主要特征,分布空间上一般都位于未来地震震中4°左右半径范围内,随着发震时刻临近有向震中迁徙的趋势,并且多出现于发震断层上,表现出与断裂带活动的良好相关性;形态上为孤立高值区;出现时间上,长波辐射异常在月季尺度集中在地震前2个月到地震当月,日际尺度的异常出现在地震前15天内,地表温度异常几乎集中在地震的发震当月;演化过程表现出地震孕震的能量动态变化过程,归纳为孕育(弱)——积累(强)——积累(弱)——发震(消失);幅度上由于参数的物理意义以及分辨率、时间积累不同,难以定量化的进行描述,同时利用异常幅度的大小很难对未来地震的震级、震源深度做出初步断定。 (3)1.0°分辨率的长波辐射数据适用于单点的跟踪分析,能更好的跟踪震中附近单点的红外辐射状况。2.5°分辨率的长波辐射数据更加适用于涡度处理方法来提取地震信息,对于大范围研究区,通常采用当月值与多年该月平均值的差值来分析;小范围研究区则是运用月均值来分析月际尺度的变化情况和利用基于背景场的涡度分析法,由于沙漠等强辐射地区涡度值在空间演化过程中一直处于孤立的高值区,涡度分析方法并不适用于此类区域。MODIS反演的地表温度数据适用于对大范围研究区开展月平均值差值法跟踪。 (4)地震的孕震过程伴随着巨大的能量释放与交换,使得孕震区域的辐射平衡被打破。在红外遥感参数上具体表现为局地的地表温度(LST)增高、长波辐射(OLR)增强、大气对流增强潜热(SLHF)释放显著,所以上述各参量的变化可以一定程度的反映地震孕育过程。反演的地表温度数据和亮度温度数据,由于地震孕育过程中能量的积累到达一定程度才能引起地表温度(亮度温度)上的明显变化,因此在月际尺度上多发于地震当月。长波辐射数据,由于衡量的是整个地气系统的辐射变化,包含了云顶、地表及其上方大气的辐射信息,能最早获得地震异常信息。潜热通量数据相对其它红外遥感参量,通常最晚出现异常。红外遥感参数之间的联系与特点,使得采用多参量的观测手段进行红外遥感地震异常信息提取具有重要的意义。
【学位授予单位】:中国地震局地震预测研究所
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P315

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