郭 曉 張?jiān)?魏從信 鐘美嬌 沈文榮

1）中國(guó)地震局蘭州地震研究所, 蘭州 730000

2）中國(guó)地震局地震預(yù)測(cè)研究所蘭州創(chuàng)新基地, 蘭州 730000

以靜止衛(wèi)星長(zhǎng)波輻射資料(OLR)為數(shù)據(jù)源，應(yīng)用功率譜相對(duì)變化法對(duì)有資料覆蓋的中國(guó)大陸 5.6～6.4級(jí)中強(qiáng)地震進(jìn)行了分析研究。使用的有效數(shù)據(jù)的起止時(shí)間為2006年1月1日到2010年12月31日，其中2009年11月25日到2010年12月31日為FY2-E衛(wèi)星數(shù)據(jù)(FY2-E為FY2-C替代星)。由于數(shù)據(jù)量大，我們只選擇了地理范圍為 5°N～50°S、55°～150°E內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理。

功率譜相對(duì)變化法首先是采用Daubechies(dbN)小波系中的db 8小波基對(duì)OLR信息進(jìn)行了小波變換處理。應(yīng)用小波變換可以去除地球基本溫度場(chǎng)和地形（直流部分）及年變溫度場(chǎng)等長(zhǎng)周期引起的長(zhǎng)波輻射, 即舍去小波7階的低通部分。用小波2階的低通部分減去小波7階的低通部分，即保留了中間頻帶部分信息，舍去了高頻和低頻信息，此步驟相當(dāng)于一個(gè)帶通濾波。由于雨云和寒熱氣流引起的溫度變化時(shí)間較短，一般為幾小時(shí)至數(shù)天，這種信息經(jīng)小波變換可基本去除，即舍去小波2階的高通部分。對(duì)每個(gè)像元而言，經(jīng)小波變換處理后的數(shù)據(jù)在時(shí)間域里是正負(fù)相間的長(zhǎng)波輻射相對(duì)變化波形數(shù)據(jù)(單位為W/m2)，它的時(shí)間周期范圍包含著地震信息的短臨異常周期范圍。其次，功率譜相對(duì)變化法對(duì)這樣海量的長(zhǎng)波輻射相對(duì)變化波形數(shù)據(jù)進(jìn)行功率譜估計(jì)。考慮短臨地震異常出現(xiàn)的時(shí)間一般在10～90天內(nèi)，以64天為窗長(zhǎng)，1天為滑動(dòng)窗長(zhǎng)作傅里葉變換，計(jì)算其功率譜，對(duì)每個(gè)像元的時(shí)程數(shù)據(jù)滑動(dòng)一次可獲得一組功率譜，時(shí)間約定為窗內(nèi)數(shù)據(jù)的起始時(shí)間，這樣就獲得了時(shí)頻空間數(shù)據(jù)。為了更好地反映地震前后長(zhǎng)波輻射變化的功率譜與其他時(shí)段的功率譜有何不同，我們對(duì)每一像元的所有頻率的功率譜作相對(duì)幅值處理，生成功率譜時(shí)頻相對(duì)變化空間數(shù)據(jù)。最后，功率譜相對(duì)變化法運(yùn)用圖像處理技術(shù)對(duì)時(shí)頻相對(duì)功率譜進(jìn)行時(shí)空掃描，易于提取有用信息和進(jìn)行震例分析，尋找到幅值變化較大的對(duì)應(yīng)頻率(即特征周期)、時(shí)間和區(qū)域位置參數(shù)。

震例分析結(jié)果表明，15個(gè)中國(guó)大陸中強(qiáng)地震中8個(gè)震級(jí)較大的中強(qiáng)地震前均出現(xiàn)了不同程度的功率譜信息增強(qiáng)現(xiàn)象，并且這種增強(qiáng)現(xiàn)象有些能夠持續(xù)到震后一段時(shí)間，特征周期表現(xiàn)有所不同，介于 13～32天，大部分為半個(gè)月左右。此8個(gè)地震基本發(fā)生在海拔相對(duì)較高地區(qū)的云貴高原和青藏高原，特征幅度峰值都相對(duì)較大，特征幅值極值范圍面積也明顯相對(duì)較大，普洱地震、姚安地震、2009年海西地震表現(xiàn)尤為明顯。而其中7個(gè)中強(qiáng)地震均未發(fā)現(xiàn)較明顯長(zhǎng)波輻射功率譜信息增強(qiáng)現(xiàn)象。這可能與這些地震震級(jí)較小，所表現(xiàn)的長(zhǎng)波輻射功率譜信息增強(qiáng)現(xiàn)象較弱被地震所處的區(qū)域大氣環(huán)境等強(qiáng)干擾因素影響所至有關(guān)。

地震多發(fā)生在功率譜增強(qiáng)范圍區(qū)的邊緣或內(nèi)部。功率譜幅值相對(duì)變化率極值大部分在地震發(fā)生前2個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)，地震短臨階段內(nèi)特征功率譜幅值達(dá)到近幾年來(lái)的相對(duì)最大值或極值，且變化幅度均在6倍以上，功率譜幅值(相對(duì)變化率)大于2的持續(xù)時(shí)間介于20～80天，大部分位于50～65天，功率譜幅值最大值時(shí)大于 6倍的范圍面積達(dá)數(shù)萬(wàn)到十幾萬(wàn)平方千米。這些地震的短臨異常信息表現(xiàn)特征與之前的中國(guó)大陸MS≥6.5地震研究結(jié)果是基本一致的。