中国大陆中强地震长波辐射信息变化特征

郭 晓 张元生 魏从信 钟美娇 沈文荣

1）中国地震局兰州地震研究所, 兰州 730000

2）中国地震局地震预测研究所兰州创新基地, 兰州 730000

以静止卫星长波辐射资料(OLR)为数据源，应用功率谱相对变化法对有资料覆盖的中国大陆 5.6～6.4级中强地震进行了分析研究。使用的有效数据的起止时间为2006年1月1日到2010年12月31日，其中2009年11月25日到2010年12月31日为FY2-E卫星数据(FY2-E为FY2-C替代星)。由于数据量大，我们只选择了地理范围为 5°N～50°S、55°～150°E内的数据进行了处理。

功率谱相对变化法首先是采用Daubechies(dbN)小波系中的db 8小波基对OLR信息进行了小波变换处理。应用小波变换可以去除地球基本温度场和地形（直流部分）及年变温度场等长周期引起的长波辐射, 即舍去小波7阶的低通部分。用小波2阶的低通部分减去小波7阶的低通部分，即保留了中间频带部分信息，舍去了高频和低频信息，此步骤相当于一个带通滤波。由于雨云和寒热气流引起的温度变化时间较短，一般为几小时至数天，这种信息经小波变换可基本去除，即舍去小波2阶的高通部分。对每个像元而言，经小波变换处理后的数据在时间域里是正负相间的长波辐射相对变化波形数据(单位为W/m2)，它的时间周期范围包含着地震信息的短临异常周期范围。其次，功率谱相对变化法对这样海量的长波辐射相对变化波形数据进行功率谱估计。考虑短临地震异常出现的时间一般在10～90天内，以64天为窗长，1天为滑动窗长作傅里叶变换，计算其功率谱，对每个像元的时程数据滑动一次可获得一组功率谱，时间约定为窗内数据的起始时间，这样就获得了时频空间数据。为了更好地反映地震前后长波辐射变化的功率谱与其他时段的功率谱有何不同，我们对每一像元的所有频率的功率谱作相对幅值处理，生成功率谱时频相对变化空间数据。最后，功率谱相对变化法运用图像处理技术对时频相对功率谱进行时空扫描，易于提取有用信息和进行震例分析，寻找到幅值变化较大的对应频率(即特征周期)、时间和区域位置参数。

震例分析结果表明，15个中国大陆中强地震中8个震级较大的中强地震前均出现了不同程度的功率谱信息增强现象，并且这种增强现象有些能够持续到震后一段时间，特征周期表现有所不同，介于 13～32天，大部分为半个月左右。此8个地震基本发生在海拔相对较高地区的云贵高原和青藏高原，特征幅度峰值都相对较大，特征幅值极值范围面积也明显相对较大，普洱地震、姚安地震、2009年海西地震表现尤为明显。而其中7个中强地震均未发现较明显长波辐射功率谱信息增强现象。这可能与这些地震震级较小，所表现的长波辐射功率谱信息增强现象较弱被地震所处的区域大气环境等强干扰因素影响所至有关。

地震多发生在功率谱增强范围区的边缘或内部。功率谱幅值相对变化率极值大部分在地震发生前2个月内出现，地震短临阶段内特征功率谱幅值达到近几年来的相对最大值或极值，且变化幅度均在6倍以上，功率谱幅值(相对变化率)大于2的持续时间介于20～80天，大部分位于50～65天，功率谱幅值最大值时大于 6倍的范围面积达数万到十几万平方千米。这些地震的短临异常信息表现特征与之前的中国大陆MS≥6.5地震研究结果是基本一致的。