百米级空间分辨率红外数据地震监测应用能力评价

荆 凤申旭辉康春丽中国地震局地震预测研究所，北京 100036中国地震局地壳应力研究所，北京 100085中国地震台网中心，北京 100045

百米级空间分辨率红外数据地震监测应用能力评价

荆 凤1）申旭辉2）康春丽3）
1）中国地震局地震预测研究所，北京 100036
2）中国地震局地壳应力研究所，北京 100085
3）中国地震台网中心，北京 100045

卫星红外遥感技术用于地震监测已有近30年的历史，目前研究人员所用的卫星数据源主要来自于NOAA/AVHRR、EOS/MODIS、FY静止系列气象卫星等红外传感器观测获得的红外数据。其中AVHRR、MODIS红外数据的空间分辨率为1km，FY静止卫星的红外数据分辨率为5 km。此外，在我国地震预报部门还使用NOAA长波辐射（OLR）数据产品开展短临监测，该数据为利用卫星远红外波段反演的宽波段数据，数据空间分辨率为1°。

随着空间对地观测技术的飞速发展，各行业的卫星应用领域对卫星数据的空间分辨率提出了更高的要求。以我国为例，2015年年底，国家高分辨率对地观测系统重大专项中的高分4号卫星将发射升空，该卫星是一颗轨道高度为36 000 km的地球同步轨道卫星，观测面积大，能实现长期对某一地区持续观测，这一特点对地震监测非常有利。该卫星的红外通道空间分辨率能够达到400 m，本研究主要通过对GF-4模拟数据开展研究，评估百米级空间分辨率在地震监测中的应用潜力，研究结果将为未来高分四号卫星数据进入地震监测领域提供依据。

以我国环境减灾小卫星300 m红外数据（时间分辨率较低）为模拟数据，通过空间变换将其转换为400 m，1 km，5 km和110 km，这4种空间分辨率分别对应GF-4、MODIS、FY以及NOAA OLR四种不同空间分辨率的红外数据。通过比较，评估400 m空间分辨率红外数据对地物辐射特征的表现能力。

以甘孜—玉树断裂带为研究对象，通过下载2009—2013年5年区内的HJ星数据，并对数据进行去云等处理，挑选出每月一景覆盖断裂带且数据质量能够达到研究要求的数据。根据2010年4月14日玉树7.0级地震震中位置，分别在区内选择9 km2（3 km×3 km）区域和9 km的条带作为实验区（实验区覆盖震中或地表破裂带），评估百米级空间分辨率是否能够反映出与玉树地震有关的红外辐射变化。为了对比，还在区内选择了相同面积区域和条带，选择条件是远离震中，且与实验区具有相似的高程和下垫面特征。

由于模拟数据时间分辨率低，一些月份缺数据，造成时间序列分析数据不连续，本研究采用了保形插值算法对不连续的数据进行了补齐处理。

对9 km2实验区的分析结果表明，远离震中的矩形区和覆盖震中矩形区内的亮温变化均呈现明显的季变和年变规律，即年变曲线为明显的马鞍状分布特征，除此以外，覆盖震中矩形区内的亮温均值除了具备季变和年变规律外，在2010年3，4，5三个月有较明显的亮温增强，这一变化推测应该与2010年4月14日玉树7.0级地震的发生有关。

2009—2013年覆盖本次地震地表破裂带的A条带和远离震中位于断裂带上的B条带亮温均呈现明显的季变和年变特征，而A条带在2010年4月呈现显著的亮温增强现象，亮温值达到305.84 K，这一值为2009—2013年5年来的最高值，值得关注。

百米级空间分辨率在反映断裂带红外辐射变化细节上有优势，本次研究表明其能够识别出小于10 km的活动断裂带红外辐射信息和小于10 km2范围的地震红外辐射信息的微动态变化。未来获得静止卫星百米级的红外数据后，结合其高时间分辨率的特征，将能在地震监测中发挥重要的作用。