白家疃台重力非潮汐量对比分析及地震动事件提取

徐伟民 陈 石 高孟潭 卢红艳

(中国地震局地球物理研究所，北京 100081)

北京国家地球观象台(白家疃台)在“十五”改造后，布设了一台gPhone 重力仪(原PET031)记录重力固体潮，该仪器自2008 年起持续稳定工作；台站原有大地动力TRG-1 型潮汐记录重力仪(#804)，自20 世纪80 年代以来持续稳定工作，具有稳定良好的重力固体潮观测记录。白家疃台的两台潮汐重力仪器的重力固体潮观测值，为研究和分析提供了宝贵的数据资料。

基于两台潮汐重力仪2008 年1 月1 日至2011 年5 月9 日的观测值，采用最新的预处理方法对原始观测值进行修正，顾及大气重力负荷效应，并对漂移进行拟合，最后滤除潮汐分量，获得台站重力固体潮非潮汐量。并将台站重力非潮汐量同GRACE 卫星重力结果对比分析，同时考虑区域陆地水含量对非潮汐量的影响。此外，尝试在原始重力潮汐观测值基础上对地震动事件进行提取，研究地震前后的非潮汐量变化以及地震对台站仪器记录的影响。

潮汐原始观测数据的预处理，采用国际固体潮中心（ICET）推荐的通用标准潮汐数据预处理软件TSOFT，分别对原始记录中的间断、阶跃、突跳、地震等干扰信号处理，获得良好连续的记录值；顾及大气负荷效应，采用单系数大气重力导纳值来计算大气影响；进一步针对预处理后观测值中尚存在的漂移，基于分段曲线拟合予以消除；在此基础上，通过Pertesv’s Filtering 滤除潮汐观测值中的主要潮汐分量，获得重力固体潮非潮汐量，即区域重力场变化的连续记录。与传统的潮汐处理方法对比，基于标准处理方法得到的非潮汐量精度大大提高；两台仪器的非潮汐量变化趋势和幅值一致，符合客观事实。引入该区域的GRACE 卫星重力结果，并将其与得到的非潮汐量变化对比分析，卫星重力结果和地面重力非潮汐量具有很强的相关性，变化趋于一致，进一步论证了获得的台站重力非潮汐量的可靠性。注意到重力非潮汐量中存在近似季节性的周期变化趋势，考虑陆地水含量的影响，采用同实际陆地水含量比较符合的CMAP 陆地水模型，计算重力非潮汐量与陆地水含量变化的相关性，二者较好的相关性说明了陆地水含量变化对重力非潮汐量的重大影响。

图1 提取的地震动事件与地震目录对比（a）为PET031 提取的地震动事件；（b）为#804 提取的地震动事件；（c）为首都圈地震目录

图中粗箭头为在首都圈地震目录中的地震，在BJT-031 和BJT-804 中均被提取，细箭头表示地震事件只在一台仪器上被提取。图中3 条虚线依次为2008 年汶川、2010 年玉树和2011 年日本3 次大地震。

此外，为分析台站周围地震等事件对仪器观测记录的影响，在原始潮汐重力观测记录基础上，设置相应参数，基于TSOFT 软件对地震动事件进行提取，并将结果同地震目录进行对比。结果表明，基于标准预处理软件TSOFT 的预处理方法，得到的台站重力非潮汐量精度较高；白家疃台两台潮汐重力记录仪结果可靠，与GRACE 卫星重力结果一致；区域陆地水含量对重力非潮汐量（即区域连续重力场）的变化影响较大；基于TSOFT 在原始潮汐重力记录基础上能实现对地震动事件的提取和检测，结果同地震目录符合较好，有利于分析台站周围地震动事件对仪器观测记录的影响。