西准噶尔地区地震背景噪声源分析

西准噶尔是我国大陆远离海岸带最远的地区.利用频率域聚束(或称f-κ分析)方法对布设在西准噶尔地区的两个不同尺度的三分量宽频地震台阵61天和31天的连续记录分别进行了低、高频背景噪声源分析.通过台阵响应函数的计算,确定了分析背景噪声源的最佳频带范围分别为0.04~0.1 Hz和0.5~3 Hz.对于低频背景噪声,分析了初次地脉动的震源,结果说明西准噶尔大尺度台阵(WJLA)在观测时间范围内可以接收到来自亚欧大陆周边几个海洋活动强烈的海岸带的背景噪声,尤其以来自北太平洋西海岸带和北大西洋东海岸带的信号最强.通过分析由两个强温带气旋引起的北大西洋的海浪剧烈运动产生的地脉动信号,证明了这两个强温带气旋与北大西洋东海岸带相互作用的区域有所不同,并发现了当这两个强温带气旋结束后,该海域依然会在较长的一段时间内保持活跃状态.对于高频背景噪声,在1~2.5 Hz频带范围内有一个持续而稳定的噪声源,来自于西准噶尔小尺度台阵(WJSA)中心北偏东60°方向,主要由克拉玛依市区及附近的人类活动产生;除此之外,在较低频段有时还会在270°~300°方位产生一个能量相对更强的噪声源,其信号传播速度更快,分析认为该类震源为测区西北部的多个矿山的采矿活动.本项实验研究证明:即使在远离海岸带的我国西北部地区,背景噪声仍具有足够强的信号,但噪声来源存在强烈的方向性,因此在该地区利用背景噪声对地球内部进行成像时,需要考虑噪声源方位特性对成像的影响.

我国东部地区非随机持续性微震背景噪声场源的特性及定位研究

我国东部地区陆海相连的独特区位是探究微震(2~20 s)背景噪声机理的天然场所.本文发展了一种基于噪声互相关非对称性能量走时差的场源定位技术,并结合频域偏振等方法,利用335个宽频带固定地震台站2015—2017年期间三分量的连续记录数据,着重研究了我国东部陆地及近海地区微震背景噪声的非随机固有特性与场源位置,并对及其激发响应机制进行了分析.获得的主要认识:(1)近海岸的涌浪作用是致使近岸台站DF(Double Frequency)微震谱峰出现双峰或多峰现象的主导因素,其DF谱峰的频率和幅值明显强于陆地型台站.进一步获得的LPDFMs与SPDFMs偏振特性表明,LPDFMs主特征偏振功率的强弱与观测台站所处的地质构造环境密切相关,而SPDFMs的强弱则取决于与海岸线的距离;从极化程度、径向与垂向分量相位差结果看,两者在0.25 Hz附近的分段特征非常清晰,它们的产生机理并不完全一致,可能来源于不同的场源;在垂向和切向上的运动学特征差异不明显,表明SF微震并不是纯态瑞利波;(2)研究区非随机持续性SF微震噪声源的方位主要指向印度洋方向,很可能位于南半球印度洋南部至南极洲之间的深海区,是由海浪驻波作用于远海海底所激发;而DF微震噪声源的方位则主要指向东南向的太平洋方向,其中LPDFMs很可能产生于开阔近海海域海浪与海底的相互作用,SPDFMs则可能源自于我国近海区域内稳定波-波相互作用形成的另一场源.(3)周期约10 s的主要持续性噪声源位置位于日本九州岛上的ASO火山附近区域;另一个位于北太平洋的深海区,但其所激发的信号强度相对较弱.

汤加火山喷发对不同区域背景噪声的影响

当地时间2022年1月15日汤加Hunga Tonga-HungaHa’apai火山发生剧烈喷发,引发了MS 5.8地震和海啸。为了研究汤加火山喷发对全球范围内台站背景噪声的影响,在全球范围内选取2022年1月1—20日震中距0°—150°的14个宽频带地震台站进行功率谱密度分析、0°—60°的7个地震台站进行极化分析。通过分析各地震台站噪声功率谱密度及极化分析结果后发现:虽然此次汤加火山喷发引起了全球范围的海啸波,但是除了震中距120°范围内地震台站10—30 s周期的PSD值在火山地震发生后有明显变化外,其他地震台站不同周期的PSD值变化与汤加火山喷发均无相关性。汤加火山喷发没有改变1—30 s周期的背景噪声源区,各台站的背景噪声来源方向较稳定,但不同频段的背景噪声来源有一定的差异性。

华北科学探测台阵背景噪声特征分析

利用华北科学探测台阵180多个宽频带台站2007年的连续记录,得到了台站之间噪声互相关函数.通过对三个分量记录的相关运算,获得了Rayleigh波和Love波的经验格林函数,分析了其信噪比随周期的变化和高信噪比台站对的方位分布.利用经验格林函数的非对称性和聚束方法,研究了华北科学探测台阵地震噪声的方位分布,及其季节变化特征.尽管噪声源的分布随季节有轻微变化,但全年的分析结果表明,10-32 s周期内华北台阵的地震噪声源在各个方向上的分布近于均匀,这为利用噪声成像提供了理论前提.

基于MATLAB的准实时背景噪声计算分析软件研制

针对目前我国省级区域数字测震台网所运行的JOPENS系统,利用Matlab语言开发了采用功率谱概率密度函数的背景噪声计算分析软件。实现了对数字地震台网的数据记录质量、观测系统的健康状态以及背景噪声源变化的准实时监控,计算结果的有效频带范围为90s～35Hz,对信号的最小分辨率约为0.012Hz。软件根据功能需求进行模块化设计,并通过TaskContral定时任务控制终端来进行控制和管理,以减少各模块之间的相互联系,从而保证软件运行的持久和稳定。2011年1月在江苏省数字地震台网进行实际部署,运行情况和实际效能均良好。

甘东南地区宽频带地震台阵背景噪声特征分析

基于甘肃东南地区150个宽频带流动台站2010年的垂直分量连续波形记录,通过计算台站对之间背景噪声的互相关函数并叠加得到5—10s和10—20s两个周期的瑞雷面波信号,并通过信噪比和归一化背景能量流两种方法研究了该地区背景噪声源的时空演化特征.研究结果表明,甘东南地区5—10s和10—20s周期的背景噪声源具有明显的季节变化特征和各自的优势方位.5—10s周期的背景噪声在夏季的能量优势方位为170°—240°,噪声源主要位于印度洋,而冬季为100°—150°,主要位于北太平洋;10—20s周期的背景噪声源则比较复杂,其优势方位受多个大洋的交替影响,夏季噪声源能量优势方位为170°—210°,噪声源主要位于印度洋,冬季为90°—150°和310°—355°,噪声源分别位于北太平洋和北大西洋.由于这两个周期的背景噪声源在甘东南地区存在明显的季节变化,因此在利用背景噪声方法研究该地区介质速度结构时需充分考虑噪声源的非均匀性所产生的影响.

鄂西地区宽频地震台阵背景噪声特征

利用鄂西地区长时间段宽频地震台站的三分量背景噪声记录,采用波形互相关方法得到台站对间的互相关函数,并通过聚束分析获得瑞雷波和勒夫波的慢度谱,研究鄂西地区背景噪声源的时空分布特征。结果表明,5~10 s周期范围,背景噪声来源于南太平洋且没有季节变化;10~20 s周期范围,慢度谱上显示明显的能量环,表明噪声源来源于多个方向,且表现出强烈和急剧的季节变化;20~40 s周期范围,慢度谱上也存在明显的能量环,其产生机制可能与此周期下提出的次重力波机制相似。在不同的周期范围内,噪声源分布方位有所不同,但在周期10~40 s范围噪声源在各方向均有分布。因此,利用长时间段连续噪声数据计算的互相关函数在周期10~40 s范围内满足背景噪声面波层析成像的理论前提。

青藏高原东北缘祁连山地区地震台阵背景地噪声特征

基于祁连山地区78个地震台站的垂直分量连续波形记录,计算台站对之间背景噪声的互相关函数,并叠加得到5—10 s和10—20 s两个周期的瑞利面波信号。利用归一化振幅方法,分析不同周期范围的噪声源能量在不同方位随季节变化的规律。研究结果显示:祁连山地区5—10 s周期背景噪声的能量优势来源,夏季集中在110°—170°方位,冬季集中在300°—350°方位,但在110°—150°方位也有相对微弱的能量分布,表明第二微震带的噪声能量来源在夏季主要来源于太平洋的海洋活动,冬季主要来源于大西洋的海洋活动;10—20 s周期背景噪声的能量优势来源在夏季集中在70°—150°和170°—230°方位,在冬季则集中在290°—350°和70°—130°方位,表明第一微震带的噪声能量在夏季主要来源于印度洋的海洋区域,冬季主要来源于北大西洋和太平洋。由于2个周期的背景噪声源在祁连山地区存在明显的季节差异,因此在利用背景噪声方法研究该地区介质速度结构时,需充分考虑噪声源非均匀性产生的影响。

2013年芦山地震震源区地壳介质地震波速变化的特征分析

为探究芦山M7.0级地震后5年多来,震源区龙门山断裂带西南段介质波速的变化规律,本文基于2012年4月至2018年4月共6年的连续波形数据,运用移动窗互谱与频域偏振等分析方法,结合背景噪声源的特性,对不同深度范围内的相对波速变化以及震后的恢复过程与机制进行了研究.获得的主要认识包括:(1)年尺度而言,震源区周期为1~20s的背景噪声场相对稳定,但成分复杂、2~10s频带内至少存在2个能量相对稳定的噪声源;不同周期噪声的能量,在月变与季节性上的变化特征差异明显.(2)获得了长时间尺度、不同频带内介质相对波速的背景变化水平,1~2s、2~4s的波动幅度(约为±0.04%)与季节性变化规律强于4~10s、10~20s的,结合与降雨量相关的地下水位模型能很好地解释其变化规律.(3)震源区的同震波速降低现象清晰,降幅约为0.08%~0.1%;空间上,波速下降最为显著的区域主要集中在龙门山断裂带两侧约70km范围内,其中四川盆地一侧平均约为0.1%,略高于青藏高原(0.08%)一侧;在断裂带内的降速不显著.对不同子频带进行测量的结果显示,震后除10~20s外,其余3个子频带的相对波速在震后较短时间内(约20天左右)均出现较大幅度的波速降低现象,其中4~10s的平均降速最大(约为0.08%),分析认为主震及大量余震的松弛效应是引起介质波速下降的主要原因.(4)震后大约1年左右,波速变化基本恢复到震前水平,且至2018年4月前未观察到大幅的波速变化现象,总体上各频带内的结果均沿零线小幅波动.

水下波动-内波

该文首先介绍了内波的发现以及作用,内波被称为水下声道的背景噪声源,并且在其生成、传播、衰减过程中将能量向深海区传递;然后介绍了内波的观测,内波的观测对于内波理论研究具有重要意义;最后从数值研究和理论研究两个方面介绍了内波的发展。