景谷6.6级地震前后MODIS卫星热红外信息分析

苗崇刚 文 翔* 周 斌 张 华 原永东 黄惠宁

1)广西壮族自治区地震局， 南宁 530022 2)中国地震局地球物理研究所， 北京 100081

景谷6.6级地震前后MODIS卫星热红外信息分析

苗崇刚1)文 翔1)*周 斌1，2)张 华1)原永东1)黄惠宁1)

1)广西壮族自治区地震局， 南宁 530022 2)中国地震局地球物理研究所， 北京 100081

收集了2014年7月至2015年1月云南景谷MS6.6地震区连续的MODIS/Terra卫星遥感热红外资料， 经过去云等数据处理， 选取观测质量最佳的北京时间凌晨4— 6时的热红外数据进行地表温度反演， 分析地震前、 后地表温度异常时间演化过程及其异常空间分布与活动断裂的关系， 并讨论了震区地形地貌、 季节性气候等非构造因子对地温异常的影响。结果表明： 1)在景谷MS6.6地震发生前2个月震中附近出现热红外异常增温现象， 异常增温与发震时间有一定的对应性。显著增温主要表现在震前半个月左右， 震前7d异常增温幅度达到峰值， 震后温度逐步降低， 同时景谷MS5.8、MS5.9强余震发生前半月也存在一定程度的异常升温； 2)与地形地貌、 季节性气候等非构造因子的相关分析表明， 景谷MS6.6地震反映出破年变的震前构造 “增温”信息； 3)异常升温由震中沿SN—NE向共轭断裂交叉发育， 这与景谷MS6.6地震区域构造应力场水平最大主应力NNE-SSW向优势分布较为一致， 充分考虑地形地貌、 季节性气候等非构造因素对异常升温的影响， 认为此次景谷MS6.6地震前热红外升温可能为震前短临异常现象。

景谷MS6.6地震 地表温度 地形地貌 季节变化 前兆异常

0 引言

卫星遥感热红外异常是指地球大气系统辐射的能量信息， 通过反演后得到的地面温度， 包含着地球内部的热信息(强祖基等， 1992)。通过对卫星热红外异常的时空分析， 不仅可以识别已有的地质构造， 而且还可能依据热红外异常的变化过程分析地质构造的活动状态， 发现地质灾害前兆。20世纪90年代以来， 国内外不少地震学者(李茂玮等， 1996； 孔令昌等， 1997； 刘德富等， 1997； 马瑾等， 2000， 2006； 徐秀登等， 2000； Gabrielovetal.， 2000； 张元生等， 2002； 邓志辉等， 2003； 康春丽等， 2003； 陈梅花等， 2003， 2007； Freundetal.， 2003； 单新建等， 2005a， b； 郭晓等， 2005； Tramutolietal.， 2005; Arunetal.， 2005; Ouzounovetal.， 2006; 方颖等， 2012)分别对不同地区中强构造地震震前热红外地温、 亮温、 长波辐射等异常进行了研究， 试图找出异常与地震 “时、 空、 强”三要素之间的对应关系。目前， 地震前红外异常与活动断裂的热活动状态研究取得了大量有意义的成果， 但就现实存在的问题， 也有学者提出一些值得讨论的难点问题(郭卫英等， 2004， 2006， 2008； 马瑾等， 2005； 屈春燕等， 2006a， b)。一是地物红外辐射异常的成因复杂； 二是地形地貌、 大气状况、 岩石含水性和导电性、 植被长势、 风雨雪、 纬度和季节变化等自然因素都会给我们正确判识震兆异常带来困难。因此， 客观认识各种非震因素的干扰， 提取真正与断层活动有关的热信息， 是利用卫星红外遥感技术进行地震预报的前提条件之一。本文在前人研究工作的基础上， 以2014年10月7日云南景谷MS6.6地震为例， 基于连续MODIS卫星遥感热红外数据， 反演得到了震中附近地表温度场的变化图像， 分析地震前、 后地表温度异常时间演化过程及其异常空间分布与活动断裂的关系， 并讨论了震中附近地形地貌、 季节性气候等非构造因素对地温异常的影响。

1 研究区域概况

2014年10月7日云南景谷(23.4°N， 100.5°E)发生MS6.6地震， 震区附近地震活动较强， 历史以来周边100km范围内共发生5级以上地震30次， 其中5～5.9级16次， 6～6.9级11次， 7～7.9级3次。此次景谷MS6.6地震是2000年以来云南省境内发生的最大地震， 由于震区人口密度低、 房屋结构抗震性能较好， 此次地震造成较少的人员伤亡和财产损失。景谷地震发震断层为NNW—近SN向普文断裂的NW延长处(http: ∥www.eq-igl.ac.cn/channels/43.html)， 研究区域的主要活动构造如图1 所示。

图1 2014年景谷MS6.6地震发震构造图Fig. 1 Seismogenic fault for the 2014 Jinggu MS6.6 earthquake.背景为DEM地形图； F1 普文断裂， F2 澜沧江断裂， F3 景谷断裂， F4 勐库河断裂， F5 普洱断裂， F6 把边江断裂， F7 南江河断裂， F8 黑河断裂， F9 哀牢山断裂， F10 红河断裂

2 MODIS数据与反演过程

近年来， 用于卫星遥感热红外地震短临前兆研究的数据源大多来自GMS-5、 AVHRR静止气象卫星和MODIS极轨卫星的遥感资料。三者相比较， MODIS数据优于GMS-5、 AVHRR(刘放等， 2007)。本文MODIS数据来源于美国航空局(NASA)网站(http: ∥ladsweb.nascom.nasa.gov/data/search.html)， MODIS影像空间分辨率为1km， 根据热红外辐射在大气中传输的特点， MODIS热红外数据的第31和32波段最适合反演地表温度。考虑到在凌晨05: 00前后， 太阳辐射造成的影响最小， 最能反映地表温度场状况， 故本文选用凌晨05: 00前后过境的热红外波段31和32数据， 利用毛克彪(2004)提出的劈窗算法反演震中附近温度场的变化图像。劈窗算法表达式为

(1)

式(1)中，TS为地表温度，T31和T32分别为MODIS第31和32波段的亮度温度，A0、A1和A2为分裂窗算法参数(毛克彪， 2004)， 具体算法流程见图2。

图2 基于MODIS数据地表温度反演的劈窗算法流程Fig. 2 Flow chart of retrieving LST from MODIS with split-window algorithm.

在遥感影像处理中， 由于气候原因， 大多时候获取的信息都有云噪声的干扰， 这就直接影响地表温度反演精度， 因此云去除就成为MODIS数据预处理中的1个重要环节。考虑到薄云和厚云的成像原理和在图像中成像的特点各不相同， 针对不同的云层厚度应采用不同的去云方法。在薄云去除方面， 由于薄云导致图像的动态范围缩小， 影像的细节部分被遮盖， 从而降低了清晰程度； 同时薄云噪声造成图像频谱在低频分量上的增强。因此， 通过增强影像的高频成分、 抑制低频成分达到去除薄云的目的。本文采用 “同态滤波法”(刘洋等， 2008； 任欢， 2013)进行薄云去除， 此方法根据薄云覆盖信息在频域上通常占据低频信息这一特点， 将遥感影像变换到频域， 然后去除低频信息， 并对结果进行增强， 以增强云覆盖下的地物信息。在厚云去除方面， 考虑到受厚云影响的影像区域(作为目标图像)基本上不能对其覆盖区域下的地物信息进行复原， 因此本文采用 “数据置换法”(刘放等， 2007； 任欢， 2013)进行厚云去除处理。此方法根据MODIS传感器的回访周期， 采用多时相遥感成像季节和地物特征， 选定同一地区成像质量较高的替补图像， 对替补图像进行预处理， 并把2图像进行精确配准， 进而替换融合厚云覆盖区域， 去除厚云干扰。同时， 本文考虑到研究区内每15d内凌晨5～7时3d以上若为无云天气(http: ∥tianqi. 2345. com/wea_history/70871.htm)， 则认为此时间段内的数据对地表温度反演精度干扰较小， 可直接参与反演计算。

卫星遥感观测到的热红外地表温度非常复杂， 它在空间分布上受地形、 地貌、 介质的物理化学性质等方面影响， 即使在正常气象条件和无地震活动情况下， 红外地温背景也是不均一的(徐秀登等， 2000)； 在时间上它同时受气象和构造活动的影响， 震前红外异常往往叠加了气象因素引起的地温变化， 这为震前红外异常识别增加了难度。对红外增温机制目前也无统一的认识， 研究区域越广， 下垫面差异就越大， 影响因子也越多； 就目前的研究水平而言， 还无法做到面面俱到。将研究区域局限于活动断裂带附近， 可以在一定程度上简化影响因子(邓志辉等， 2003)。因此， 本文以景谷MS6.6地震附近活动断裂区域(22°～25°N， 99°～102°E)为研究对象， 选取2014年7月20日至2015年1月20日MODIS实测数据， 采用 “同态滤波法”与 “数据置换法”进行去云处理， 利用劈窗算法(图2)进行地表温度反演， 产出各个时段前后15d的地温均值， 分析地震前后热红外异常时间演化过程， 并将提取的异常图像与活动断裂叠加， 探讨热红外异常空间分布与活动断裂的关系， 反演结果见图3。

图3 景谷MS6.6地震前后热红外异常演化图像Fig. 3 The evolution patterns of thermal infrared anomaly before and after the Jinggu MS6.6 earthquake.

(1)7月20日至8月4日， 温度场反演图像反映出呈NE向发育的景谷断裂和NNW—近SN向发育的普文断裂北段存在个别点增温现象(图3a)； 8月5—20日， 景谷断裂、 普文断裂北段、 澜沧江断裂中段以及普洱断裂北段出现多个热源点， 之后热源不断向周边断裂扩散， 景谷断裂、 普文断裂北段、 澜沧江断裂、 普洱断裂北段以及勐库河断裂呈现升温趋势(图3b)。从8月21日开始， 震中及周边区域异常热源面积逐步增大， 扩展成片， 异常区域颜色发黄(图3c)。9月6—21日温度场反演图像反映出景谷断裂、 普文断裂北段、 澜沧江断裂中段、 普洱断裂北段、 黑河断裂中段以及勐库河断裂附近异常升温区域近SN向发育， 呈条带状， 颜色发红且偏深， 主要分布于22°40′～25°N， 99°20′～101°20′E(图3d)。

(2)9月22日至发震当天的温度场反演图像显示异常升温主要分布于景谷断裂、 澜沧江断裂中段与普文断裂北段共轭交会区域， 地表温度达到峰值， 平均值为26℃左右， 而南江河断裂、 把边江断裂、 哀牢山断裂附近区域平均温度值为22℃左右(图3e)。10月7日景谷MS6.6地震发生后， 震区附近地表温度逐步下降， 10月24日—11月8日温度场图像表明震中深棕色增温区域减少， 色彩偏淡， 热源由震中向四周扩散(图3g)。从11月9日开始， 异常升温幅度由弱转强， 景谷断裂、 普文断裂北段、 澜沧江断裂中段以及普洱断裂北段附近区域异常升温逐步增大； 11月25日—12月6日温度场图像显示景谷断裂、 澜沧江断裂中段与普文断裂北段共轭交会区域存在显著异常升温， 随后12月6日发生景谷MS5.8、MS5.9强余震(图3i)， 震后震区附近地表温度降幅明显。12月23日之后震区附近异常增温区域基本消失(图3k，l)， 具体异常描述见表1。

表1 景谷MS6.6地震前异常升温统计表

Table1 Statistic of anomalous increase of land surface temperature before Jinggu MS6.6 earthquake

序号异常时间(月-日)升温区域升温面积/km2升温幅度/℃107-20—08-04景谷断裂、普文断裂北段约0.2×1051～3208-05—08-20景谷断裂、普文断裂北段、澜沧江断裂中段、普洱断裂北段约0.3×1051～4308-21—09-05景谷断裂、普文断裂北段、澜沧江断裂、普洱断裂北段、勐库河断裂约0.4×1052～5409-06—09-21景谷断裂、普文断裂北段、澜沧江断裂中段、普洱断裂北段、黑河断裂中段、勐库河断裂,呈条带状约0.5×1053～5509-22—10-07景谷断裂、澜沧江断裂中段与普文断裂北段共轭交会区域,成片状约0.6×1053～6610-08—10-23景谷断裂、澜沧江断裂中段与普文断裂北段共轭交会区域约0.5×1053～4711-09—11-24景谷断裂、普文断裂北段、澜沧江断裂中段以及普洱断裂北段约0.4×1052～4811-25—12-06景谷断裂、澜沧江断裂中段与普文断裂北段共轭交会区域,成片状约0.5×1052～5

3 讨论

3.1 震区地温异常与地形地貌因子的关系

地形因子是正确判识震兆异常的干扰因素之一， 单新建等(2004)认为高原、 山脉等海拔较高地区地表温度整体背景偏低， 盆地和低海拔地区地表温度整体背景偏高， 它们之间有较好的对应关系； 特别要注意沟谷和山脉， 由于沟谷地势较低， 水系纵横， 地表含水量高， 即使正常情况地表温度也往往比附近山脉地区高。马晓静等(2008)认为华南地区亮温梯度的变化范围为0.118～0.384℃/100m， 但在一定的区域、 时间段内， 地温背景与地形是稳定的， 通过跟踪时间演化过程及对比其他年份， 可以有效地提取热红外异常信息。本文利用震区附近数字高程栅格数据与热红外地表温度场叠加， 研究活动断裂附近地形地貌与热异常的动态关系。从地形温度场可以明显看出， 与2013年9月22日至12月6日无震时段(图4b)相比， 发生景谷MS6.6主震与MS5.8、MS5.9强余震前震区附近出现明显高温异常， 呈黄红色(图4c， d)。为了更直观地认识此现象， 利用数字高程地形图在震中附近沿NW、 NE向绘制2条约长50～70km的地形剖面(剖面线位置见图4a中的A—A′、 B—B′)， 剖面A—A′横跨景谷断裂、 澜沧江断裂中段、 普文断裂北段， 两侧地形切割程度较强烈， 高差约1000m； 剖面B—B′横跨澜沧江断裂中段、 普文断裂北段， 高差约700m。分别读取剖面线A—A′、 B—B′同名像素点震前(2014年9月22日至10月7日)、 无震时期(2013年9月22日至10月7日)热红外地温均值， 绘制地温剖面图(图5a， b中的红色、 蓝色曲线)， 与地形剖面图(图5a， b中的黑色曲线)对比发现， 随着地形抬升， 与地形同名像素点红外地温随之降低， 二者表现出良好的负相关性； 同时从同名像素点无震时段的地温均值曲线看出， 地温背景较为稳定， 而景谷MS6.6地震前地温均值高于无震时期4～5℃左右。与地形地貌因子相关分析表明， 震区附近地温总体呈现出随地形海拔上升而下降的趋势， 并且此次景谷地震附近断裂反映出较明显的震前构造 “升温”信息。

图4 震中附近无震、 震前时段地形温度场反演图像Fig. 4 The inversion image of terrain temperature field near the Jinggu epicenter region in the aseismic and pre-earthquake period.

图5 剖面地形高差与地温值关系图Fig. 5 The relationship between the elevation and land surface temperature for the profile.a 跨景谷断裂、 澜沧江断裂中段、 普文断裂北段A—A′剖面地形高差与地温值对比， 黑色曲线为高程值， 蓝色曲线为2013年9月22日至10月7日无震时段同名像素点地温均值， 红色曲线为2014年9月22日至10月7日景谷MS6.6地震前同名像素点地温均值； b 跨澜沧江断裂中段、 普文断裂北段B—B′剖面地形高差与地温值对比， 黑色曲线为高程值， 蓝色曲线为2013年9月22日至10月7日无震时段同名像素点地温均值， 红色曲线表示2014年9月22日至10月7日景谷MS6.6地震前同名像素点地温均值

图6 震中附近2000—2014年地表温度变化曲线Fig. 6 Curve of surface temperature from 2000 to 2014 in the epicentral area.

3.2 震区地温异常与季节性气候因子的关系

气候因子是正确判识震兆异常另一个干扰因素， 因此， 对震区正常气候年变形态的了解是判别热红外地温异常的必要前提。本文选取震中附近(22°～25°N， 99°～103°E)2000—2014年、 9月6日至10月7日实测平均地温进行纵向对比， 从图6 可以看出， 在地震活动平静年份， 震区附近的平均地温保持在21～23℃， 与景谷低纬高原南亚热带季风气候相符； 而在此次地震发生前， 震区附近平均地温明显增强， 增幅达到4～5℃， 表明震前在一定程度上反映出破年变的热红外 “增温”现象。

图7 景谷MS6.6地震余震序列分布Fig. 7 Spatial variation of aftershocks in Jinggu “10.07” earthquake sequence.背景为DEM地形图； F1 普文断裂； F2 澜沧江断裂； F3 景谷断裂

3.3 异常增温为何由震中沿共轭断裂发育？

一些学者认为(章光月等， 1980； 程万正， 1984)构造活动不是某一条断裂的单独活动， 而是在一定范围内受区域应力场的共同影响。因此， 除前兆异常、 前震以及余震受控于主震断层外， 区域应力场也会影响其他断层活动。这些断层的分布可以平行于主震断层面， 也可以与主震断层共扼发育， 而地震前兆异常集中分布区域往往处于彼此共轭断裂的交会带， 这对于短临前兆异常场的影响更加显著。此次景谷地震余震序列呈NE—NNW向不对称共轭状分布(图7)。根据主、 余震精定位结果判断， 景谷MS6.6地震发震断层为NNW—近SN向普文断裂的NW延长处， 与景谷断裂、 澜沧江断裂共轭交会， 其共轭交会断裂往往处于应力状态变化复杂的敏感部位， 异常多由交会部位向几条相关断层上迁移(单新建等， 2004)， 这较好地解释了此次景谷地震前异常增温由震中附近沿普文断裂、 景谷断裂与澜沧江断裂共轭发育的现象。

3.4 异常升温条带是否为景谷地震 “前兆信息”？

图8 震中区温度随时间变化图像Fig. 8 Curves of daily temperature change in the epicentral area.

所谓地震前兆异常， 是相对于正常而言。从2014年7月20日至2015年1月20日景谷MS6.6地震前后整个异常演化过程可以看出： 1)升温面积上， 随着发震时间临近， 异常升温面积明显扩大； 2)升温幅度上， 为了形象直观地进行分析， 本文在每一景数据的震中附近采集温度数据， 结合景谷县气象资料绘制温度随时间变化曲线对比图(图8)， 可以看出， 热红外遥感反演的震中温度与景谷县气象局实测温度(http: ∥lishi.tianqi.com/jinggu/index.html)基本相符， 7月20日至8月20日升温幅度不显著， 8月21日开始升温幅度逐步增大， 景谷MS6.6地震前半个月达到峰值， 同时MS5.8、MS5.9强余震前也存在一定程度的异常升温； 3)升温区域上， 地震前沿断裂升温是共性， 共轭断裂升温是个性， 不同地区可能不同。此次景谷断裂、 澜沧江断裂中段与普文断裂北段共轭交会区域震前构造活动确有明显的热红外异常升温， 与无震时段相比温度差异较大(图4)， 而且异常沿SN与NE向交叉发育为主， 与景谷MS6.6地震区域构造应力场水平最大主应力NNE-SSW向优势分布较吻合(http: ∥www.eq-icd.cn/)。充分考虑地形地貌、 季节性气候等非构造因素对异常升温的影响， 认为此次景谷MS6.6地震前热红外升温可能为震前短临异常现象。

4 结论

景谷地震的例子说明， 虽然地壳活动产生的地表温度异常隐藏于地形地貌、 季节性气候、 雨雪天气等非构造因素产生的复杂变化之中， 但通过分析它们与热红外异常的关系， 从而去除非构造因素干扰， 是有可能获得地壳活动的某些信息的。应指出的是， 利用地表温度获取地震前兆热信息， 需综合考虑以下几点： 1)结合陆地年变基准场等研究成果(陈顺云等， 2009a)， 并对比震区附近多年热场变化信息， 有利于排除非构造因素的影响； 2)将断层带数据与围岩数据综合处理分析， 有助于探讨研究区在同一时期一定范围内(如同一构造分区、 同一或相邻构造带)是否有相似的增温现象； 3)热场升温机理包括应变升温、 摩擦增温或地下水变化导致的变化等， 可结合前人在升温机理方面的研究成果(陈梅花等， 2007； 陈顺云等， 2009b)， 进一步分析震区热场升温机理； 最后， 获得的与地震前兆有关的热信息， 还应能够与其他手段获得的成果(如潜热通量、 亮温、 长波辐射、 气象资料)形成相互解释的逻辑链， 关键是热场空间展布应与断层活动方式及其力学模式相符。后者相当于结果验证， 只有经过检验才能提高可信度。

致谢 本研究得到了陈梅花副教授的悉心指导， 景谷县气象局提供了地表温度数据产品， 审稿专家提出了宝贵的修改意见， 在此一并致谢。

陈梅花， 邓志辉， 贾庆华. 2003. 地震前卫星红外异常与发震断裂的关系研究： 以2001年昆仑山8.1级地震为例 [J]. 地震地质， 25(1)： 100—108.

CHEN Mei-hua， DENG Zhi-hui， JIA Qing-hua. 2003. Study on the relationship between the satellite infrared anomalies and the seismogenic fault—A case study on the 2001 Kunlun earthquake [J]. Seismology and Geology， 25(1): 100—108(in Chinese).

陈梅花， 邓志辉， 马晓静， 等. 2007. 断裂带内外温差法在震前红外异常研究中的应用 [J]. 地震地质， 29(4)： 863—872.

CHEN Mei-hua， DENG Zhi-hui， MA Xiao-jing，etal. 2007. Application of the inside-outside temperature relation analysis method in study on satellite infrared anomalies prior to earthquake [J]. Seismology and Geology， 29(4): 863—872(in Chinese).

陈顺云， 刘力强， 刘培洵， 等. 2009a. 应力应变与温度响应关系的理论与实验研究 [J]. 中国科学(D辑)， 39(10)： 1446—1455.

CHEN Shun-yun， LIU Li-qiang， LIU Pei-xun，etal. 2009a. Theoretical and experimental study on relationship between stress-strain and temperature variation [J]. Sci China (Ser D)， 39(10): 1446—1455(in Chinese).

陈顺云， 马瑾， 刘培洵， 等. 2009b. 中国大陆地表温度年变基准场研究 [J]. 地球物理学报， 52(9)： 2273—2281.

CHEN Shun-yun， MA Jin， LIU Pei-xun，etal. 2009b. A study on the normal annual variation field of land surface temperature in China [J]. Chinese Journal of Geophysics， 52(9): 2273—2281(in Chinese).

程万正. 1984. 前兆地震活动 “窗口”或敏感部位的寻觅及有效性估计 [J]. 地震研究， 7(6)： 659— 666.

CHENG Wan-zheng. 1984. Search of the “window” or the sensitive positions of the precursory seismicity and the evaluation of its validity [J]. Journal of Seismological Research， 7(6): 659— 666(in Chinese).

邓志辉， 陈梅花， 王煜， 等. 2003. 地震前卫星红外异常特征分析 [J]. 地球学报， 24(增刊)： 323—328.

DENG Zhi-hui， CHEN Mei-hua， WANG Yu，etal. 2003. A study of the satellite infrared anomaly before earthquake [J]. Acta Geoscientia Sinica， 24(Suppl): 323—328(in Chinese).

邓志辉， 王煜， 陈梅花， 等. 2003. 中国大陆几次强地震活动的卫星红外异常分析 [J]. 地震地质， 25(2)： 327—337.

DENG Zhi-hui， WANG Yu， CHEN Mei-hua，etal. 2003. Satellite infrared anomaly of several strong earthquakes in China mainland [J]. Seismology and Geology， 25(2): 327—337(in Chinese).

方颖， 张艳梅. 2012. 日本9.0级大地震前长波辐射异常研究 [J]. 地球物理学报， 55(8)： 2620—2624.

FANG Ying， ZHANG Yan-mei. 2012. Study of long-wave radiation anomalies before the JapanMS9.0 earthquake [J]. Chinese Journal of Geophysics， 55(8): 2620—2624(in Chinese).

郭卫英， 马瑾， 单新建. 2008. 活动断裂带的地形地貌差异与红外亮温年变特征的研究 [J]. 地球物理学进展， 23(5)： 1437—1443.

GUO Wei-ying， MA Jin， SHAN Xin-jian. 2008. Researches on the yearly characteristic of IR brightness temperature and the different hypsography on the active faults [J]. Progress in Geophysics， 23(5): 1437—1443(in Chinese).

郭卫英， 单新建， 马瑾. 2004. 对2001年昆仑山口西8.1级地震前断层带红外增温异常的讨论 [J]. 地震地质， 26(3)： 548—556.

GUO Wei-ying， SHAN Xin-jian， MA Jin. 2004. Discussion on the anomalous increase of ground temperature along the seismogenic fault before the KunlunshanMS8.1 earthquake in 2001 [J]. Seismology and Geology， 26(3): 548—556(in Chinese).

郭卫英， 单新建， 屈春燕. 2006. 塔里木盆地红外增温现象与地震关系的探讨 [J]. 干旱区地理， 29(5)： 736—741.

GUO Wei-ying， SHAN Xin-jian， QU Chun-yan. 2006. Correlation between infrared anomalous and earthquakes in Tarim Basin [J]. Arid Land Geography， 29(5): 736—741(in Chinese).

郭晓， 张元生， 钟美娇. 2005. 卫星热红外遥感资料在地震预报中的应用研究 [J]. 西北地震学报， 27(3)： 223—227.

GUO Xiao， ZHANG Yuan-sheng， ZHONG Mei-jiao. 2005. Study on thermal infrared data of satellite remote sensing applied to earthquake prediction [J]. Northwestern Seismological Journal， 27(3): 223—227(in Chinese).

康春丽， 陈正位， 陈立泽， 等. 2003. 昆仑山口西8.1级地震的卫星热红外前兆特征分析 [J]. 西北地震学报， 25(1)： 12—15.

KANG Chun-li， CHEN Zheng-wei， CHEN Li-ze，etal. 2003. Analysis on the satellite infrared anomaly feature before west to Kunlun mountain passMS8.1 earthquake [J]. Northwestern Seismological Journal， 25(1): 12—15(in Chinese).

孔令昌， 强祖基. 1997. 台湾海峡7.3级强震前的热红外增温异常 [J]. 地震学刊， 17(3): 34—37.

KONG Ling-chang， QIANG Zu-ji. 1997. Anomaly of thermal infrared increase temperature before Taiwan Straits earthquake ofMS7.3 [J]. Journal of Seismology， 17(3): 34—37(in Chinese).

李茂玮， 杨忠东. 1996. 卫星遥感资料在地震预报中的应用研究： 以1991年柯坪6.5级地震为例 [J]. 内陆地震， 10(4)： 296—303.

LI Mao-wei， YANG Zhong-dong. 1996. Study on application of infrared data of satellite remote sensing to earthquake prediction： Explained through an example of KepingMS6.5 earthquake in 1991 [J]. Inland Earthquake， 10(4): 296—303(in Chinese).

刘德富， 罗灼礼. 1997. 强烈地震前的OLR异常现象 [J]. 地震， (2)： 12—20.

LIU De-fu， LUO Zhuo-li. 1997. OLR phenomena before strong earthquakes [J]. Earthquake， (2): 12—20(in Chinese).

刘放， 辛华， 任越霞， 等. 2007. MODIS亮温增温异常点比值的时序分析方法及其在台湾一些5级以上地震前的异常变化 [J]. 地震地质， 29(1)： 172—178.

LIU Fang， XIN Hua， REN Yue-xia，etal. 2007. Time series analysis on the ratio of pixels with abnormal brightness temperature increasing and its variation before some earthquake ofMS≥5 in Taiwan area [J]. Seismology and Geology， 29(1): 172—178(in Chinese).

刘洋， 白俊武. 2008. 遥感影像中薄云的去除方法研究 [J]. 测绘与空间地理信息， 31(3)： 120—123.

LIU Yang， BAI Jun-wu. 2008. Research on the cloud removal method of remote sensing images [J]. Geomatics & Spatial Information Technology， 31(3)： 120—123(in Chinese).

马瑾， 陈顺云， 刘培洵， 等. 2006. 用卫星热红外信息研究关联断层活动的时空变化： 以南北地震构造带为例 [J]. 地球物理学报， 49(3)： 816—823.

MA Jin， CHEN Shun-yun， LIU Pei-xun，etal. 2006. Temporal-spatial variations of associated faulting inferred from satellite infrared information: A case study of the N-S seismo-tectonic zone in China [J]. Chinese Journal of Geophysics， 49(3): 816—823(in Chinese).

马瑾， 单新建. 2000. 利用遥感技术研究断层现今活动的探索： 以玛尼地震前后断层相互作用为例 [J]. 地震地质， 22(3)： 210—215.

MA Jin， SHAN Xin-jian. 2000. An attempt to study fault activity using remote sensing technology: A case of the Mani earthquake [J]. Seismology and Geology， 22(3): 210—215(in Chinese).

马瑾， 汪一鹏， 陈顺云， 等. 2005. 卫星热红外信息与断层活动关系讨论 [J]. 自然科学进展， 15(12)： 1467—1475.

MA Jin， WANG Yi-peng， CHEN Shun-yun，etal. 2005. Discussion on the relationship between satellite thermal infrared information and fault activity [J]. Progress in Natural Science， 15(12): 1467—1475(in Chinese).

马晓静， 邓志辉， 陈梅花， 等. 2008. 中国大陆卫星红外亮温与海拔高度关系的研究 [J]. 地震地质， 30(2)： 562—572.

MA Xiao-jing， DENG Zhi-hui， CHEN Mei-hua，etal. 2008. Study on the relationship between the satellite infrared brightness temperature and ground elevation in the mainland of China [J]. Seismology and Geology， 30(2): 562—572(in Chinese).

毛克彪. 2004. 用于MODIS数据的地表温度反演方法研究 [D]： [学位论文]. 南京： 南京大学.

MAO Ke-biao. 2004. Study on land surface temperature retrieved based on MODIS data [D]. Dissertation. Nanjing University， Nanjing(in Chinese).

强祖基， 孔令昌， 王弋平， 等. 1992. 地球放气、 热红外异常与地震活动 [J]. 科学通报， 37(24)： 2259—2262.

QIANG Zu-ji， KONG Ling-chang， WANG Yi-ping，etal. 1992. Earth gas emission， infrared thermo-anomaly and seismicity [J]. Chinese Science Bulletin， 37(24): 2259—2262(in Chinese).

屈春燕， 单新建， 马瑾. 2006a. 红河断裂热红外高温条带的成因及其与地震活动性关系的探讨 [J]. 地震学报， 28(1)： 91—97.

QU Chun-yan， SHAN Xin-jian， MA Jin. 2006a. Formation cause of thermal infrared high temperature belt along Honghe Fault and its relation to earthquake [J]. Acta Seismologica Sinica， 28(1): 91—97(in Chinese).

屈春燕， 单新建， 马瑾. 2006b. 地震活动性热红外异常提取方法研究 [J]. 地球科学进展， 21(7)： 699—705.

QU Chun-yan， SHAN Xin-jian， MA Jin. 2006b. Study on the methods for extracting earthquake thermal infrared anomaly [J]. Advances in Earth Science， 21(7): 699—705(in Chinese).

任欢. 2013. MODIS数据的云处理及地表温度反演 [D]： [学位论文]. 西安： 西安电子科技大学.

REN Huan. 2013. Study on the cloud processing with MODIS data and the retrieval of LST [D]. Dissertation. Xidian University， Xi′an(in Chinese).

单新建， 屈春燕. 2004. 地震前热红外图像时空异常现象的机理分析 [A]. 见： 庄逢甘等编. 遥感科技论坛： 中国遥感应用协会2004年年会论文集. 北京： 中国宇航出版社. 279—285.

SHAN Xin-jian， QU Chun-yan. 2004. Analysis on mechanism of thermal anomalies before the earthquake in infrared image [A]. In: ZHUANG Feng-gan，etal.(eds). Proceedings of Remote Sensing Technology Forum and Annual Meeting of Association of Remote Sensing Application， 279—285(in Chinese).

单新建， 屈春燕， 马瑾. 2005a. 卫星热红外观测与发震断层不同段落交替活动特征分析 [J]. 大地测量与地球动力学， 25(2)： 58— 62.

SHAN Xin-jian， QU Chun-yan， MA Jin. 2005a. Satellite thermal infrared observation and analysis on alternate activity of different segments of seismogenic fault [J]. Journal of Geodesy and Geodynamics， 25(2): 58— 62(in Chinese).

单新建， 李建华， 马超. 2005b. 昆仑山口西MS8.1地震地表破裂带高分辨率卫星影像特征研究 [J]. 地球物理学报， 48(2)： 321—326.

SHAN Xin-jian， LI Jian-hua， MA Chao. 2005b. Study on the feature of surface rupture zone of the west of Kunlunshan pass earthquake(MS8.1)with high spatial resolution satellite images [J]. Chinese Journal of Geophysics， 48(2): 321—326(in Chinese).

徐秀登， 徐向民， 王煜. 2000. 台湾南投7.6级地震前卫星红外异常 [J]. 地震学报， 22(6)： 666— 669.

XU Xiu-deng， XU Xiang-min， WANG Yu. 2000. Satellite infrared anomaly before NantouMS7.6 earthquake in Taiwan， China [J]. Acta Seismologica Sinica， 22(6): 666— 669(in Chinese).

章光月， 邓起东， 蒋溥. 1980. 在地震孕育和发生过程中共轭断层活动的作用 [J]. 地震地质， 2(1)： 20—26.

ZHANG Guang-yue， DENG Qi-dong， JIANG Fu. 1980. The implication of conjugate faulting in the earthquake brewing and originating process [J]. Seismology and Geology， 2(1): 20—26(in Chinese).

张元生， 沈文荣， 徐辉. 2002. 新青8.1级地震前卫星热红外异常 [J]. 西北地震学报， 24(1)： 1— 4.

ZHANG Yuan-sheng， SHEN Wen-rong， XU Hui. 2002. Satellite thermal infrared anomaly before the Xinjiang-Qinghai borderMS8.1 earthquake [J]. Northwestern Seismological Journal， 24(1): 1— 4(in Chinese).

Arun K S， Swapnamita C. 2005. Thermal remote sensing technique in the study of pre-earthquake thermal anomalies [J]. J Ind Geophys Union， 9(3): 197—207.

Freund F T. 2003. Rocks that crackle and sparkle and glow: Strange pre-earthquake phenomena [J]. Journal of Scientific Exploration， 17: 37—71.

Gabrielov A， Zaliapin I， Newman W L，etal. 2000. Colliding cascades model for earthquake prediction [J]. Geophysical Journal International， 143(2): 427— 437.

Ouzounov D， Bryant N， Logan T，etal. 2006. Satellite thermal IR phenomena associated with some of the major earthquakes in 1999-2003 [J]. Physics and Chemistry of the Earth， 31: 154—163.

Tramutoli V， Cuomob V， Filizzola C，etal. 2005. Assessing the potential of thermal infrared satellite surveys for monitoring seismically active areas: The case of Kocaeli(1zmit)earthquake， August 17， 1999 [J]. Remote Sensing of Environment， 96: 409— 426.

ANALYSIS ON MODIS SATELLITE THERMAL INFRARED INFORMATION BEFORE AND AFTER THE JINGGUMS6.6 EARTHQUAKE

MIAO Chong-gang1)WEN Xiang1)ZHOU Bin1，2)ZHANG Hua1)YUAN Yong-dong1)HUANG Hui-ning1)

1)EarthquakeAdministrationofGuangxiZhuangAutonomousRegion，Nanning530022，China2)InstituteofGeophysics，ChineseEarthquakeAdministration，Beijing100081，China

Continuous MODIS/Terra satellite thermal infrared remote sensing data of the JingguMS6.6 earthquake area from July 2014 to January 2015 is collected， and after cloud-removing， the thermal infrared data between 5:00a.m.-7:00a.m. Beijing Time， which is the best period for observation， is selected to perform land surface temperature data retrieval and analyze the temporal evolution of land surface temperature anomalies before and after the earthquake， as well as the relationship between abnormal spatial distribution and active fault. The impacts of non-structural factors such as topography， landform and seasonal weather of the earthquake zone on land surface temperature anomalies are discussed. The result shows that: a)there was thermal infrared anomalous temperature increase appearing near the epicenter two months before theMS6.6 Jinggu earthquake and there was a certain correspondence between the anomalous temperature increase and earthquake occurrence time. The significant temperature increase happened in the first half of the month， reached its peak 7 days before the earthquake， and dropped rapidly after the earthquake. At the same time， there was also anomalous temperature increase to a certain extent appearing about half month before the strong aftershocks of magnitude 5.8 and 5.9; b)Through the correlation analysis of non-structural factors such as topography， landform and seasonal weather of the earthquake zone， it is found that the structural “temperature increase” before the JingguMS6.6 earthquake was the information indicating the anti-season change of temperature increase in the earthquake zone; c)The anomalous temperature increase was cross-developed from the epicenter along the NS-NE trending conjugate faults， which is consistent roughly with the NNE-SSW predominant direction of the maximum principal stress of the regional tectonic stress field. After full consideration of the influence of non-structural factors such as topography， landform and seasonal weather on the abnormal temperature increase， it is inferred that this thermal infrared temperature increase is possibly a short-imminent anomaly before the earthquake.

JingguMS6.6 earthquake， land surface temperature， landform， seasonal variation， precursory anomalies

10.3969/j.issn.0253- 4967.2015.04.005

2015-02-13收稿， 2015-10-22改回。

广西科技攻关计划(12980052， 1377002， 12426001)资助。 *通讯作者： 文翔， 工程师， E-mail： yaya997@163.com。

P315.2

A

0253-4967(2015)04-0991-13

苗崇刚， 男， 1992年毕业于云南大学， 高级工程师， 主要从事地球物理学和地震应急救援方面的研究， 电话： 0771-2824468， E-mail: miaocg@cea.gov.cn。