2017 年8 月8 日九寨沟7.0 级地震长波 辐射异常特征1

戴 勇 高立新 格 根 查 斯 刘永梅 裴东洋

（内蒙古自治区地震局，呼和浩特 010010）

引言

长波辐射（Outgoing Long-wave Radiation，简称OLR），又称热辐射通量密度，是指地-气系统向外层空间发射的电磁波能量密度，OLR 是对红外单波段遥测数据经再处理后形成的宽波段（5—50μm）信息（康春丽等，2007；刘德富等，2003）。1990 年孙洪斌等探讨了OLR 与地震的关系，首次将OLR 引入地震预测领域（孟庆岩等，2014）。此后，我国科研人员陆续利用美国国家海洋大气局（NOAA）等机构提供的OLR 数据，研究其与地震的关系，并研制如距平、涡度、小波等异常提取方法，研究2004 年苏门答腊岛8.7 级地震、2008 年汶川8.0 级地震、2013 年岷县漳县6.3 级地震、2015 年阿拉善左旗5.8 级地震等典型震例，总结OLR 相关异常判定依据和预测指标（魏志恒等，2017；戴勇等，2016；康春丽等，2009；荆凤等，2009；戴勇等，2009；康春丽等，2008；王亚丽等，2008；Ouzounov 等，2007；刘德富等，2005；刘德富等，2003；刘德富等，1999；刘德富等，1997），同时通过开展岩石试验、尝试结合气象参数等对异常机理进行研究（康春丽等，2008；吴立新等，2004a，2004b，2004c，2004d；邓明德等，1997；Freund，2003；徐秀登等，2001；强祖基等，1992）。OLR 在地震预测领域中的应用具有广阔前景，地震学家可在震例积累、强干扰弱信息提取技术、机理分析等方面开展深入研究。

2017 年8 月8 日21 时19 分（北京时间），四川省阿坝州九寨沟县（103.82°E，33.20°N）发生7.0 级强震（简称九寨沟地震），震源深度20km，此次地震是继2008 年汶川8.0 级地震和2013 年芦山7.0 级地震后，在四川发生的又一次破坏性地震。九寨沟地震附近有塔藏断裂、虎牙断裂、岷江断裂和雪山梁子断裂等多条活动断裂带，这些断裂是青藏高原或其块体的边界断裂带，周边地震活动极为强烈，震中附近200km 范围内曾发生9 个7.0 级以上地震，其中包括1654 年甘肃天水8.0 级地震和1879 年甘肃武都8.0 级地震（房立华等，2018；杨彦明等，2017）。本文将九寨沟地震震中所在区域（95.00°—110.00°E，25.00°—45.00°N）作为研究区，重点分析九寨沟地震前后研究区内OLR 时空演化特征。

1 资料与处理方法

2 主要结果

2.1 OLR 空间演化特征

图1 所示为九寨沟地震震区月尺度OLR 背景场变化特征。由图1 可知，冬季（12、1、2月）和春季（3—5 月），研究区未出现显著的逐月变化，仅在30°N 以南区域存在呈纬向分布的OLR 大于228W/m2的高值区。夏季（6—8 月）和秋季（9—11 月），夏季和秋季期间，青藏高原OLR 逐月变化不明显，环青藏高原区域OLR 逐月变化显著，其中，35°N 以北区域主要分布有巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布齐沙漠、毛乌素沙漠等（李宽，2017），区域内植被稀少，地面比热容小，OLR 自6 月开始显著增强，至8 月达到最强，之后逐月减弱；35°N 以南、104°E 以东区域主要分布有海拔相对较低的成都平原，季节性变化显著，夏季气温高且雨水充沛，OLR 自7 月开始显著增强，至8 月达到最强，9 月显著减弱。

图1 九寨沟地震震区OLR 背景场逐月变化图（一） Fig. 1 Monthly variation of OLR background field in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

图1 九寨沟地震震区OLR 背景场逐月变化图（二） Fig. 1 Monthly variation of OLR background field in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

图2 所示为九寨沟地震震区在2017 年的OLR 逐月变化特征，与该区域OLR 月尺度背景场相比，相同之处是环青藏高原区域OLR 存在明显的逐月变化特征；不同之处是：①研究区2017 年的OLR 逐月变化比背景场逐月变化更加显著；②对于巴颜喀拉块体来说，2017 年7 月OLR 值明显高于OLR 多年以来的背景场值，该异常现象出现后，巴颜喀拉块体西北缘发生九寨沟地震。

图2 九寨沟7.0 级地震震区2017 年OLR 场逐月变化图（一） Fig.2 Monthly variation of OLR field in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

图2 九寨沟7.0 级地震震区2017 年OLR 场逐月变化图（二） Fig.2 Monthly variation of OLR field in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

研究区OLR 原始值的变化受地形、地貌、季节等因素的影响，为了对可能的异常进行有效识别，采用距平方法剔除OLR 背景变化特征，结果如图3 所示。由图3 可知，震前1 个月内九寨沟地震震中附近出现Y 形态高值区，其主体区域沿着巴颜喀拉块体南缘边界带，重要分支横跨巴颜喀拉块体，直接延伸至九寨沟地震震中。在震时和震后，上述高值区消失。

图3 九寨沟7.0 级地震震区2017 年OLR 距平场逐月变化图 Fig. 3 Monthly variation of OLR anomalies in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

2.2 震中附近格点OLR 时序特征

本节重点分析紧邻震中的（105.00°E，32.50°N）、（105.00°E，35.00°N）、（102.50°E，35.00°N）、（102.50°E，32.50°N）4 个格点OLR 时序特征（见图4）。

图4 九寨沟地震震中附近格点OLR 时序曲线 Fig. 4 OLR time series curves of grids near the epicenter of the Jiuzhaigou Earthquake

由图4 可知，4 个格点OLR 背景值在4—9 月均存在由季节变化引起的上升—转折—下降的变化过程，其中最高值均出现在8 月。4 个格点OLR 在2017 年4—9 月同样出现上升—转折—下降的变化，但与背景变化的区别是，最高值出现在7 月，比由季节引起的OLR 变化提前一个月。去除背景变化后的4 个格点OLR 值在2017 年4—9 月未出现连续的上升和下降变化，仅在2017 年7 月出现显著大于其他月份的现象，说明九寨沟地震发生前震中区域附近存在显著OLR 增加异常现象。

3 结论

（1）九寨沟地震震区月尺度OLR 背景场存在分区特征，青藏高原OLR 逐月变化不明显，而环青藏高原区域OLR 逐月变化显著。其中，35°N 以北区域显著变化时段为6—10 月，35°N以南、104°E 以东区域显著变化时段为7—9 月。

（2）2017 年7 月巴颜喀拉块体OLR 值明显高于该区域OLR 多年以来的背景场值，该异常现象出现后，巴颜喀拉块体东北缘发生九寨沟地震。

（3）距平结果显示，震前1 个月内九寨沟地震震中附近出现OLR 高值区，其主体区域沿着巴颜喀拉块体南缘边界带，重要分支横跨巴颜喀拉块体，直接延伸至九寨沟地震震中（见图5）。

图5 巴颜喀拉块体东缘活动构造特征和历史强震（谢祖军等，2018） Fig. 5 Characteristics of active tectonics and historical strong earthquakes in the eastern margin of the Bayan Hara block （Xie Zujun et al., 2018）

（4）紧邻九寨沟地震震中的4 个格点OLR 变化特征基本一致，即在2017 年4—9 月出现上升—转折—下降变化，最高值出现在7 月。去除背景变化后的4 个格点OLR 值变化特征也基本一致，即在2017 年4—9 月未出现连续的上升和下降变化，仅在2017 年7 月出现显著大于其他月份的现象，说明九寨沟地震发生前震中区域存在显著OLR 增加异常现象。

（5）运用地球放气假说（强祖基等，1997；徐秀登等，1995）对九寨沟地震前OLR 异常机理进行初步探讨：九寨沟地震前，OLR 异常区出现在构造块体边界带上或断裂附近，可能由于震前CO2、CH4等气体沿断裂逸出，增加了断裂及其附近区域低空温室气体含量，致使上述区域OLR 增强显著，当然，这仅是合理假设，九寨沟地震OLR 异常变化也可能是由多种因素综合引起的，需要通过搜集气象、地质、地球物理等方面的资料进行处理、分析和论证。