利用超导重力数据检测汶川地震激发的球型地球自由振荡

利用Canberra、Matsushiro、Membach和Metsahovi 4个台站2008年5月的超导重力数据对汶川8.0级大地震激发的球型地球自由振荡进行了研究。结果表明,0S0～0S48全部基频振型以及1S4、2S4和3S13个谐频振型与PREM模型的误差在0.02‰～1.93‰,且所有振型的信噪比均大于阈值3,表明本文的计算方法是有效的,计算结果是可信的;0S2、0S3和0S4存在谱线分裂现象,其谱线分裂率R为1.093 40、0.674 30和1.071 00,验证了地球自转和椭率是引起0S2、0S3和0S4谱线分裂的主要原因。

利用日本9.0级强震检定gPhone重力仪探测地球自由振荡的有效性

利用北京、沈阳、格尔木、乌什等4个台站型gPhone重力仪的观测资料,检测日本9.0级大地震的地球自由振荡,将检测结果与SG以及HB1模型进行对比,结果表明0S0-0S48基频自由振荡的实测周期值与SG以及HB1模型的理论值基本一致,从而证实gPhone重力仪能有效地检测出地球自由振荡信号,同时也从相应高频范围内表明了gPhone重力仪秒采样观测资料的可靠性。检测还发现了0S2、0S3的谱线分裂现象。

北京地震台gPhone重力仪对尼泊尔M8.1强震所激发地球自由振荡的探测

利用北京地震台gPhone重力仪观测资料,采用功率谱密度估计方法,检测2015-04-25尼泊尔M8.1地震激发的0S0~0S60之间的地球球型自由振荡,并与地球初步参考模型(PREM)的理论自由振荡周期进行对比。结果表明,0S2~0S56基频自由振荡的实测周期值与PREM模型的理论值基本一致,证实了gPhone重力仪能有效检测出地球自由振荡信号。

DZW重力仪观测大地震激发的地球自由振荡

利用不同台站的DZW型重力仪分析大型地震激发的地球自由振荡,展示其二维及三维的时频分布特征。以东日本地区发生的9.0级大地震为观测研究对象,分析和比较不同站台观测到谱图,可以利用清晰的频率信息来表示地球自由振荡能量,发现地球自由振荡能量可以均匀地展布在频率轴周围,而在时间轴上存在一些差异,大部分台站在时间轴上的展布相近,厦门台、宜昌台、深圳台和西昌小庙台这4个台站的展布相对较窄。给出了14个台站0S9~0S20的Q值,虽然平均Q值与PREM模型的Q值比较接近,但14个台站观测到的每个振型的Q值各不相近,有的差别比较大。

利用SG-C053超导重力仪检测智利8.8级地震激发的地球自由震荡

利用SG-C053超导重力仪的观测资料,研究了2010年2月27日智利Ms8.8地震引发的球形自由振荡0S0～0S48的所有基频振型,检测结果与PREM模型的理论值相比,二者基本相符。

东日本9.0级大地震激发的地球自由振荡时频分析

利用中国14个台站的DZW型重力仪观测资料,对东日本9.0级大地震激发的地球自由振荡进行时频分析,展示其二维及三维时频分布特征。对比14个台站的谱图发现,地球自由振荡能量在频率轴的展布很均匀,均可清晰展示频率信息;而在时间轴上存在一些差异,大部分台站展布相近,宜昌台、西昌小庙台、厦门台和深圳台4个台站的展布相对较窄。

用超导重力仪观测数据精密测定地球潮汐常数

基于我国武汉超导重力仪１９８５年１１月２３日至１９９４年１２月３１日（３３２６ｄ共７９８２４ｈ整点读数值）的长周期序列重力潮汐观测数据，利用国际上通用的资料分析方法和计算机软件系统研究了重力场潮汐变化特征，精密测定了地球潮汐常数，几个主要潮波的振幅因子测定精度达０．０４％。对采用不同引潮位展开、是否考虑加权滤波、做气压改正、删除错误数据以及规定数据段均方差上限等方式对提高资料分析精度的影响问题进行了讨论。利用Ｓｃｈｗｉｄｅｒｓｋｉ全球模型对重力潮汐观测分析结果进行了海潮负荷改正，较系统地研究了观测重力残差和台站气压变化之间的相关性，在时间和频率域内测定了相应的大气重力导纳值。与Ｗａｈｒ－Ｄｅｈａｎｔ标准地球潮汐模型相比较，潮汐振幅因子的平均偏差分别是０．４％（Ｏ１波）和０．２％（Ｍ２波）。

利用全球超导重力仪数据检测长周期核模

采用全球地球动力学计划观测网中 13台超导重力仪长期连续观测资料 ,探讨了长周期核模检测的可能性 .采用相同的方法剔除了所有 13个观测序列中的重力潮汐信号、仪器漂移和大气重力信号 ,估计了各个序列的功率谱密度及其积谱密度 ,估计并分析了非潮汐不同频段背景噪声 .结果表明 ,在两个潮汐间频段 (0 0 4 7～0 0 75cph和 0 0 89～ 0 117cph)和亚潮汐频段 (0 172～ 0 333cph) ,全球超导重力仪的平均噪声水平分别为 0 0 6 4 9,0 0 35 0nm s2 和 0 0 138nm s2 ,可以检测到的全球谐信号幅度极限分别为 0 0 4 16 ,0 0 2 31nm s2 和 0 0 0 98nm s2 ,表明全球超导重力仪观测资料基本可以识别长周期核模信号 .在全球超导重力观测中 ,在潮汐间频段发现周期分别16 5 5 ,15 79,11 0 0h和 10 0 9h的全球谐信号谱峰 ,可能来自于液核长周期振荡 ;在亚潮汐频段没有Smylie 1992年发现的Slichter模信号 ,但存在 8个全球谐信号的谱峰 ,参考现有的理论模拟结果 ,Slichter模是这些信号可能的来源之一 .

国际GGP计划和武汉超导重力仪观测

介绍了近年来应用部分超导重力仪观测研究地球动力学研究方面的成果 ,包括精密测定地球潮汐常数 ,研究大气和海洋潮汐信号 ,确定地球自由核章动参数和检测地球自由振荡等内容。

超导重力仪台站背景噪声水平评估及信号提取

超导重力仪台站的背景噪声水平是评价观测数据质量和台站观测环境优良水平的一个关键指标,可以为台站选址、仪器校正以及观测数据用于地球动力学研究的潜力评估提供必要的前提和依据。另一方面,超导重力仪可以探测到许多微弱的地球动力学信号,有些信号甚至＂藏＂于背景噪声中,对这些信号的检测和研究有助于了解地球内部结构及各种地球动力学过程。

武汉超导重力仪测定的近周日共振

采用武汉超导重力仪在新台站1997-12-20～2000-04-30期间重力潮汐观测资料和最新海潮模型研究了地球的近周日共振.结果表明,地球近周日自由摆动的本征频率为-(1+1/435.2)Ω(Ω为地球自转恒星频率),品质因子为4730,共振强度为(-6.34×10^(-4),-0.09×10^(-4))°/h.为了便于比较,采用该仪器在旧台站1985-11-25～1994-12-31的观测资料作了同样的工作,结果表明,相对较大的背景噪音将严重地扭曲拟合的近周日共振特征.近周日共振导致P_1,S_1,K_1,ψ_1和φ_1波的扰动分别为-0.0682,-0.0025,-0.6989,0.0277和0.0072μGal.考虑近周日共振效应可以有效改善局部的潮汐理论模型和海潮负荷重力效应改正模型.

我国GWR超导重力仪观测资料应用研究进展

综述了武汉超导重力仪观测资料分析结果和地球动力学应用研究成果 ,包括精密测定地球潮汐常数 ,建立国际重力潮汐基准 ,构制重力合成潮信号 ,提取大气和海洋负荷信号 ,精密确定地球自由核章动参数等内容。

利用超导重力观测资料检测地球自由振荡

利用2001年6月武汉基准台超导重力仪对秘鲁7.9 Ms地震的观测资料进行了分段多项式重力潮汐拟合、气压改正和超导重力观测噪声谱分析,检测到0S0～S32的全部基频振型,并观测到0S2和0S3的谱线分裂,结果与HB1模型符合得很好.

由5个国际超导重力仪台站资料检测到的秘鲁8.2级大地震所激发的球型自由振荡现象

综合分析了国际上5个超导重力仪台站所观测到的6组资料，利用资料迭积的傅氏分析和最大熵谱分析检测到地球自由振荡谱，并准确获得了。0S0～0S48的全部振型．将检测结果与以前3组模型及3组观测结果进行比较，观测到秘鲁地震与阿拉斯加地震激发的。0S2振型周期的差异，有可能反映了地球内核各向异性．另外，在分析1S2振型谱线分裂时，发现自转方向和逆自转方向上的谱线分裂不对称因子之间存在较大差异．

地球内核平动振荡的地震激发

本文利用球对称、非自转、弹性和各向同性地球模型(SNREI)理论模拟计算了地球内核平动振荡的地震激发.以2004年12月26日苏门答腊大地震为例,讨论震源机制解(标量地震矩、走向、倾角、滑动角和深度)对内核平动振荡振幅激发的影响;基于全球21个Mw8.0级以上的大地震,分别计算10个数据资料较好的超导重力台站理论上可以接收到的内核平动振荡信号的频率域振幅.结果表明标量地震矩对内核平动振荡振幅的影响最大,走向、倾角、滑动角和深度对内核平动振荡振幅也有一定影响,但是影响相对较小;不同区域获得的由大地震引起的内核平动振荡信号的幅度存在显著差异,此结果为频率域多台站加权迭积提供了计算基础.另外,只有武汉台站接收到的2011年日本Tohoku Mw9.1地震激发的内核平动振荡的振幅值达到了地球表面高精度、高灵敏度的超导重力仪检测水平,振幅值为0.0103nm·s-2.结果说明地震激发的内核平动振荡的信号极其微弱,信号几乎淹没在背景噪声中,必须利用多台站迭积法才有可能将信号提取出来.

利用芦山地震自由振荡信号检验中国大陆超导重力仪的高频特性

2013-04-20发生在四川芦山的地震,是一个震级为Mw 6.6的高角度逆冲型地震,在2.3~5.3mHz频段激发了微弱的球型简正模信号。芦山地震的自由振荡信号为人们提供了检验中国大陆超导重力仪高频特性的机会。分析了中国大陆现有的5台超导重力仪和部分宽频带地震仪在芦山地震后的观测数据,结果表明,超导重力仪SG057(拉萨)、SG053(武汉)和流动超导重力仪iGrav(武汉)在2~5mHz频段具有较低的噪音水平,超导重力仪SG065(武汉)、SG066(丽江)具有较高的噪音水平。

利用超导重力数据约束2015-09-16智利Illapel MW8.3地震震源参数

根据2015-09-16智利Illapel地震现有的14个不同震源机制解模拟计算其激发的自由振荡信号,并与拉萨站和武汉站超导重力观测结果进行比对。基于1.5~5.3 mHz的球型简正模分析和约束Illapel地震的震源机制解,并参考最佳震源机制解,将观测值与模拟值进行对比,搜索更为准确的标量地震矩和断层倾角。计算得出,该地震标量地震矩为(3.0±0.2)×10^21 Nm,相应矩震级为MW8.3,最优断层倾角为19°。研究结果表明,利用超导重力观测可对Illapel地震的震源机制解进行总体评估,基于长周期地震波信号或联合多种观测资料可反演得到可靠震级。

陆态网络太原台gPhone重力仪背景噪声水平研究

基于陆态网络太原台gPhone重力仪1a的观测记录,在地震频段（200~600s）、亚地震频段（1~6h）和潮汐频段（周期大于6h）研究其背景噪声水平,并与全球超导重力仪SG的背景噪声进行比较。结果发现,潮汐和大气改正可以一定程度上改进重力数据的功率谱密度PSD,尤其是在亚地震频段和潮汐频段。经计算,太原gPhone重力仪在地震频段、亚地震频段和潮汐频段的背景噪声水平分别为3.641、4.659和5.359。gPhone重力仪的噪声水平在地震频段和亚地震频段均高于SG的噪声水平,但是在频率低于0.8×10-4 Hz时,gPhone重力仪的噪声水平低于新低噪声模型NLNM。此外,分析gPhone重力仪记录的2014年智利Mw8.1地震激发的自由振荡信号表明,虽然gPhone重力仪的噪声水平高于超导重力仪,但其依然能够清晰检测到地球自由振荡信号,验证了gPhone重力仪不仅适合研究长周期潮汐和亚地震模,也可以清晰获取地震频段的地球自由振荡信号。

地球重力场的精细频谱结构及其应用

综述了近年内在全球地球动力学合作观测和研究网络框架下开展的重力场观测、频谱结构和应用研究方面的成果.内容涉及精密大气、海潮负荷信号检测,重力潮汐和自由核章动参数测定,海潮模型和重力固体潮模型有效性检验,重力潮汐实验模型构制,地球球型基频和低阶震型谱峰分裂现象和地球Chandler摆动等方面.文章还介绍了综合现代大地测量技术,全球超导重力仪的长期、连续观测在地表水循环、同震和震后形变、地球慢形变和地壳垂直运动等方面将发挥重要作用的情况.

利用自回归模型检测地球极移重力效应

同时采用 4个台站的国际超导重力仪长期连续重力观测资料和国际地球自转服务中心提供的同步地球自转参数 ,研究了极移引起的地球重力场变化特征。利用自回归模型估计了各序列的功率谱密度和积谱密度 ,结果表明极移导致的重力效应的主要能量集中在Chandler摆动和周年项附近 ,叠积后实际重力观测与极移重力信号理论值之间的差异分别为 0 .4 %和 3.9% 。