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台风激发地脉动源区的定位及分析

方孙珂  
【摘要】:陆上地震台站记录的地脉动信号(~0.05-0.5 Hz,一般以~0.12 Hz为界,分为单频和倍频两类)主要源自海浪活动。台风期间,剧烈的海气交互作用激化海浪活动,促使地脉动信号显著增强。台风期间的地脉动信号特征随台风进程而演化,使得利用地脉动研究台风成为可能。本文分别利用陆上地震台阵和海岛地震台站记录的地脉动信号,对台风激发的两类倍频地脉动源区进行定位及分析。鉴于P波倍频地脉动的远距离传播特性,本文采用中国东北地震台阵和日本高灵敏地震台阵的连续地脉动数据,利用基于3-D地球模型的台阵聚束法,对台风Lupit(2009)激发的P波倍频地脉动源区进行定位追踪。与基于常规1-D模型的台阵聚束定位结果相比,3-D模型的聚束定位偏差更小,不同台阵间的定位相关系数更高,且定位结果与台风轨迹及地脉动数值模拟源区的符合程度更高。研究结果表明,通过台阵聚束法远距离定位台风激发P波倍频地脉动源区是可行且有效的;3-D模型适合中等距离及以下或复杂地质结构地区的地震波走时预测,能够相对提升台阵聚束定位的精度。台风激发的沿岸倍频地脉动源区,主要由台风激发的涌浪传播至海岸,反射并与来波相互作用于海底产生,因此其信号存在与涌浪频散对应的频散特征。本文选取台风Megi(2010)期间台湾及琉球群岛上台站记录的地脉动信号,通过滑动窗口分数阶傅里叶变换获取频散倍频地脉动的频率变化,以反演台风激发涌浪的源区。结果显示,利用台湾东部沿岸地震台站记录的频散倍频地脉动反演的台风激发涌浪源区,与欧洲中期气象预测中心的ERA5再分析海浪数据之间具有较好的动态一致性。这表明反演的台风激发涌浪源区是相对可靠且准确的。本文研究表明,以台风激发地脉动源区为跳板研究台风是可行且有效的。此外,鉴于台风与地脉动之间存在紧密联系,利用地脉动研究、观测和追踪台风的方法具有良好的发展潜力,有望为传统台风观测方法作补充。


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