Earthquakes in Cretaceous Granites Associated with North Korean Nuclear Tests

The goal of this study was to examine the danger of six North Korean underground nuclear tests to the regional safety associated with deadly earthquakes and volcanoes. Geological instabilities at Cretaceous granites were triggered by North Korean nuclear tests to induce the enhanced seismic impacts on earthquakes in China, Russia, Japan, Taiwan (China), South Korea, USA, Ecuador, Vanuatu, Indonesia, and Mexico after lag times between the nuclear test site and individual epicenters. It is urgent to prohibit North Korean nuclear tests for the regional stability of surrounding countries with Cretaceous granites.

基于升降轨SAR数据的地下核爆参数反演与3D形变监测方法

以朝鲜第6次地下核试验为例,基于升降轨ALOS-2 SAR数据,首先利用D-InSAR技术获取核试验场的视线向形变,以此为基础,基于贝叶斯反演方法确定核爆参数,然后引入POT技术测量核试验场方位向和距离向形变,最后,融合D-InSAR与POT结果计算核试验地表三维形变场.研究发现,核爆位于朝鲜丰溪里试验场万塔山下,其坐标为东经129.0792°,北纬41.3026°,深度约为550 m,核爆导致发生水平方向位移约3 m,垂直方向位移约1 m.结果表明天基SAR遥感技术,特别是长波段SAR,在地下核试验监测中具有重要的应用价值,可为地下核试验监测提供新思路.

基于时序InSAR的地下核试验爆后形变监测与分析

地下核试验必然导致地表发生强烈形变,而在核爆后热辐射后效阶段,核试验区域仍会下沉,为更好地理解核爆后长时序沉降变化规律,利用时序InSAR技术处理了2017-09-10—2018-12-10的39景Sentinel-1SAR数据,得到朝鲜试验区第六次核爆后长时间序列的累积地表形变量。结果表明,万塔山山体表面在核试验后仍持续下沉;核试验区山顶约下沉30mm,而边坡的形变量更高,约为70~100mm。时序InSAR技术可为非天然地震所引起的地表形变提供可靠的监测结果,为核爆后长期监测提供技术支撑,具有重要的实用价值。

朝鲜地下核试验的地震学观测

自2006年至2017年,朝鲜民主主义人民共和国在中朝边界地区的试验场进行了6次地下核试验.本文综合报道根据东北亚地区的宽频带数字地震资料利用地震学方法对这六次地下核爆炸的研究.结果表明,朝鲜地下核试验在区域台网产生的地震记录具有典型浅源爆炸的特征.针对上述资料发展了处理核爆数据的方法并据此得出各次朝鲜核爆的地震学参数,包括事件识别、当量测定、以及震中相对定位等.对6次核爆和4次天然地震P/S类型谱振幅比的统计分析表明,2Hz以上台网平均谱振幅比可以正确地将朝鲜核爆从天然地震中识别出来,从而有效监测在朝鲜半岛进行的当量大于0.5kt的地下核试验.同时也发现,建立在体波-面波震级比之上的识别方法不适用于朝鲜核试验场.通过建立中朝边界地区基于Lg波的体波震级系统,计算了各次朝鲜核试验的体波震级mb(Lg),并由此估计了它们的地震学当量,其值介于0.5kt至60kt之间.由于缺少爆炸埋藏深度的数据,上述当量有可能被低估,因而有必要对深度影响做进一步研究.以第一次爆炸的位置为参考震中,利用Pn波相对走时数据和高精度相对定位方法获得了各次核爆在试验场中的精确定位.

地下核试验监测中的卫星遥感技术及应用

卫星遥感技术在发现、监测、识别、定位和分析地下核试验中具有不可替代的独特作用,且使得事先阻止核爆炸试验成为可能.地下核试验的卫星核查与遥感监测是一个高度复杂的综合决策过程.本文结合几个具体实例,介绍了其中一些有效的遥感分析识别技术,如图像序列分析、图像融合、变化检测、K-L变换、D-InSAR、数字三维地形、GIS数据库等.卫星遥感的局限性在于,其难以从物理上确认地下核爆炸事件且不可避免地存在虚警和漏警.

地下核试验近场水热运移数值模拟

根据内华达核试验场的一次地下核试验CHESHIRE的核爆破坏区情况和围岩水文地质信息,采用FEFLOW程序对试验的近场空间区域进行水热运移数值模拟,计算了空腔内熔岩玻璃体的温度下降曲线,计算结果与CHESHIRE现场温度测量结果相符。模拟结果表明,熔岩玻璃体的降温近似服从指数衰减规律,地下水对流散热是影响熔岩玻璃体降温的主要因素。

红外测温技术用于地下爆炸试验监测

用数值模拟方法计算了地下爆炸装置释热对地面温度场分布的影响，并建立了空对地红外测温模型，研究了探测器一大气一地下热源之间的联系．数值模拟结果表明，红外测温技术可以有效地实现对地下爆炸事件的非接触监测．

朝鲜的核、导战略态势及其影响

朝鲜实施导弹发射和地下核试验,意在实现核拥有,籍以提高对美战略的筹码。朝鲜开展核战略角逐由来已久,先后展开过以守为攻;“边缘”对应;将计就计;以硬对强四个回合。角逐结果虽不乏战术上的小胜,却丧失了战略上的大胜。此番的导弹试射与地下核试验可视为第五个回合,是朝鲜核、导角逐战略“以攻为守”的转换。朝鲜执意实现核拥有纵有多种原因,却因核、导本身所拥有的“双刃剑”作用,带来于己、于他都不利的负面影响。包括:自食其言,愈加难以取信于国际社会;产生连锁反映,引发新一轮的军备竞赛;挑战核不扩散条约,难免遭到更大封杀;破坏合作气氛,延缓统一进程;置中国于尴尬境地,动摇中朝关系基础。朝鲜的“自行其事”难免遭到国际社会更加严厉的抵制。

放射性惰性气体^(37)Ar向地表输运的数值模拟

放射性惰性气体37Ar的监测是全面禁止核试验条约核查体系中现场视察(OSI)的一项重要技术手段。为在理论上考察地下核爆炸后37Ar泄漏到地表的时间及泄漏量,将核试验场区抽象为多孔介质,在不考虑37Ar在基岩中吸附、解吸的情况下,利用多孔介质渗流模型,对理想场区地下核爆炸产生的37Ar在地层中的输运进行数值模拟,给出了37Ar泄漏到地表时间及变化量。计算结果可为OSI惰性气体监测技术的发展及其在地下核爆炸监测中应用的有效性评价提供参考。

大当量浅埋地下爆炸抛掷成坑效应的缩比模拟实验装置

针对当前地下爆炸物理模型实验无法模拟大当量地下爆炸抛掷弹坑和疏松鼓包现象的难题,基于相似理论,采用地下爆炸效应真空室模型实验方法,研制了考虑重力影响的大当量地下爆炸效应模拟实验装置。整套装置由容器罐体、快开门密闭机构、爆源系统、真空泵组、量测控制系统等组成,提出的新型爆源模拟装置可以实现精确起爆控制。该装置可模拟0.1~100 kt TNT、埋深20~400 m范围内不同比尺的地下核爆炸成坑和隆起实验,同时也能够模拟不同装药配置方案、不同地质条件下的大当量地下浅埋化爆抛掷实验。典型的核爆抛掷成坑模型实验结果表明,装置实验参数精确可调,实验过程可控,实验结果可信,为钻地核武器地下爆炸毁伤效应分析和大型工程爆破效果预测预报提供了实验室模拟和科学研究设备,填补了爆炸离心机无法模拟大当量地下爆炸抛掷成坑效应的空白。

利用全元素矩张量反演方法识别地下核爆炸

将震源矩张量中的各分量作为权重因子,利用基本Green函数的线性组合可以对地震波场进行描述,本文利用水平分层模型下的广义反射-透射系数方法的地震波场正演公式,反演了苏联东哈萨克斯坦地下核试验场的7次地下核爆炸、3次震中位置相近的天然地震的震源矩张量,反演结果表明地下核爆炸震源明显含有爆炸源成分,同时包含双力偶成分(DC)和线性偶极补偿源成分(CLVD),且CLVD成分比重大,CLVD的存在可用层裂机制来解释;天然地震震源矩张量的反演结果表明,DC源为主要成分,符合剪切位错震源模式。

2017年9月3日朝鲜地下核试验的地震学鉴别和当量估计

北京时间2017年9月3日11时30分在朝鲜境内发生一次强烈地震事件.利用区域地震数据中纵波和横波的振幅谱比值,我们确认这是一次爆炸事件.8 min后在同一位置发生一次余震,确定是事后由爆炸产生的腔体坍塌引起的陷落地震事件.利用区域震相Lg波和Rayleigh波获得此次核试验的体波和面波震级分别是m_b(Lg)=5.6±0.2和M_s=5.1±0.2.采用体波震级与当量的经验关系式,假定爆炸与周围岩体完全耦合而且置于正常埋藏深度,此次朝鲜核试验的地震学当量约为56 kt.考虑到震级误差,当量估计的不确定性范围是30~100 kt.如果实际埋藏深度达到1000~2400 m,则爆炸当量可能达到100~200 kt.