郭 曉 張?jiān)?魏從信 鐘美嬌

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

2008年于田MS7.3和2010年玉樹(shù)MS7.1兩次地震前中波紅外遙感異常研究*

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

以靜止衛(wèi)星中波紅外亮溫為數(shù)據(jù)源， 應(yīng)用功率譜相對(duì)變化法對(duì)2008年新疆于田MS7.3和2010年青海玉樹(shù)MS7.1地震進(jìn)行了分析研究． 結(jié)果表明， 兩次地震前均出現(xiàn)了不同程度的功率譜信息增強(qiáng)現(xiàn)象， 特征周期分別為64和13天； 兩次地震前特征功率譜幅值達(dá)到近幾年來(lái)的相對(duì)最大值或極值， 且功率譜幅值均在6倍以上； 兩次地震前、 后功率譜幅值大于2倍的持續(xù)時(shí)間均為近80天， 異常極值時(shí)功率譜幅值大于6倍的范圍面積分別達(dá)12萬(wàn)和4萬(wàn)平方千米． 上述結(jié)果與長(zhǎng)波輻射通量和熱紅外亮溫資料的研究結(jié)果基本一致， 可為將來(lái)實(shí)現(xiàn)多波段同時(shí)監(jiān)測(cè)熱輻射變化進(jìn)行地震預(yù)測(cè)提供參考．

強(qiáng)烈地震 熱輻射 功率譜 于田MS7.3地震 玉樹(shù)MS7.1地震

引言

自20世紀(jì)90年代以來(lái)， 隨著空間對(duì)地觀測(cè)技術(shù)的迅速發(fā)展， 國(guó)內(nèi)外不少地震學(xué)者作了大量的地震紅外異常機(jī)理(徐秀登等， 1995； 強(qiáng)祖基等， 1998； 馬瑾等， 2006； Pulinetsetal， 2006； 康春麗等， 2008； 郭曉等， 2010)、 巖石實(shí)驗(yàn)(崔承禹等， 1993； 吳立新等， 2006； 耿乃光等， 1998； Gabrielovetal， 2000； 鄧志輝等， 2003)、 紅外遙感技術(shù)的應(yīng)用方法及典型震例對(duì)比分析(強(qiáng)祖基等， 1997； 劉德富， 2000； 張?jiān)龋?2002； Troninetal， 2002)等研究， 取得了許多有意義的研究結(jié)果． 相關(guān)的研究結(jié)果顯示， 地表紅外輻射異常與活動(dòng)斷裂、 地震活動(dòng)之間存在著一定的聯(lián)系(馬瑾等， 2006； 屈春燕等， 2006， 2011)； 衛(wèi)星遙感資料典型震例分析結(jié)果表明， 震前確實(shí)存在不同程度的熱異常現(xiàn)象(強(qiáng)祖基等， 1990； 劉德富等， 1999； Sarafetal， 2008). 上述結(jié)果為開(kāi)展衛(wèi)星遙感技術(shù)在地震預(yù)報(bào)中的應(yīng)用奠定了一定基礎(chǔ)． 但迄今為止， 由于地表熱輻射的影響因素復(fù)雜多變， 各類(lèi)場(chǎng)源引起的熱變化信息并不容易區(qū)分(郭曉等， 2010)， 而且地形地貌、 地物類(lèi)型和氣象等非構(gòu)造活動(dòng)因素對(duì)地表熱紅外輻射的影響程度可能比現(xiàn)今構(gòu)造運(yùn)動(dòng)或地震活動(dòng)引起的異常還要大， 所以造成提取的可應(yīng)用于實(shí)際的異常指標(biāo)十分有限． 為減少地表地形、 植被和氣象等非構(gòu)造活動(dòng)因素對(duì)地表熱紅外輻射的影響， 研究人員提出了多種熱紅外異常提取方法， 主要有功率譜相對(duì)變化法、 渦度背景場(chǎng)法、 斷裂帶內(nèi)外溫差法等(康春麗等， 2011； 荊鳳等， 2012； 陳梅花等， 2007)． 郭曉等(2010)和張?jiān)?2010)提出的功率譜相對(duì)變化法可大部分壓制上述非構(gòu)造活動(dòng)因素影響的熱輻射變化， 以突出地震孕育過(guò)程中引起熱輻射異?，F(xiàn)象． 應(yīng)用該方法對(duì)靜止衛(wèi)星熱紅外和長(zhǎng)波輻射資料進(jìn)行的震例研究表明， 強(qiáng)震前確實(shí)存在不同程度的熱輻射異?，F(xiàn)象．

本文以靜止衛(wèi)星中波紅外亮溫資料為數(shù)據(jù)源， 應(yīng)用功率譜相對(duì)變化法對(duì)2008年新疆于田MS7.3和2010年青海玉樹(shù)MS7.1地震進(jìn)行了分析研究．

1 中波紅外亮溫?cái)?shù)據(jù)

FY-2C(E)衛(wèi)星主要有效載荷為紅外和可見(jiàn)光自旋掃描輻射器(visible and infrared spin scan radiometer， 簡(jiǎn)寫(xiě)為VISSR). VISSR可直接觀測(cè)到地物的熱輻射強(qiáng)度， 經(jīng)定標(biāo)處理和幾何校正后的數(shù)據(jù)稱(chēng)之為相應(yīng)通道(波段)的輻射亮度. 應(yīng)用普朗克輻射定理的黑體(比輻射率為1)輻射公式進(jìn)行計(jì)算獲得輻射物的輻射溫度(張?jiān)龋?2010). 為了區(qū)別于物體的真實(shí)輻射溫度， 稱(chēng)這種溫度為亮溫， 即把輻射物體視為黑體時(shí)的輻射溫度． 熱輻射強(qiáng)度除了取決于物體的溫度和比輻射率外， 還與輻射物體表面曲率有關(guān)． 在短時(shí)間內(nèi)， 同一物體在同一方向上的熱輻射強(qiáng)度變化主要取決于物體的溫度． 因此， 對(duì)地震而言， 靜止衛(wèi)星紅外遙感數(shù)據(jù)比極軌衛(wèi)星紅外遙感數(shù)據(jù)更利于一致性對(duì)比．

本研究使用的原始數(shù)據(jù)為靜止氣象衛(wèi)星FY-2C(E)中波紅外亮溫?cái)?shù)據(jù)*該數(shù)據(jù)由蘭州地球物理國(guó)家野外科學(xué)觀測(cè)研究站和中國(guó)氣象局國(guó)家衛(wèi)星氣象中心提供.． FY-2C衛(wèi)星于2004年10月19日發(fā)射(FY-2E衛(wèi)星于2008年6月15日發(fā)射， 2009年11月24日正式替代FY-2C衛(wèi)星)， 定位于105°E赤道上空， 距地面3萬(wàn)5000多千米． VISSR有效觀測(cè)范圍為45°—165°E、 60°S—60°N， 中波紅外通道波段為3.5—4.0 μm， 每天至少進(jìn)行24次觀測(cè)(每30分鐘或1小時(shí)觀測(cè)一次)． FY-2C(E)衛(wèi)星可使用的有效數(shù)據(jù)起始時(shí)間為2005年7月1日． 為了減少太陽(yáng)的影響， 選擇北京午夜時(shí)間(23:00—4:00)的多次觀測(cè)數(shù)據(jù)， 用補(bǔ)窗法進(jìn)行簡(jiǎn)單處理可去除部分云影響， 對(duì)相同像元計(jì)算其平均值， 構(gòu)成亮溫日值， 這就為下一步數(shù)據(jù)處理準(zhǔn)備好了數(shù)據(jù)源． 由于數(shù)據(jù)量大， 我們只對(duì)地理范圍為 5°—50°N、 55°—150°E內(nèi)的數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理(張?jiān)龋?2011)．

2 數(shù)據(jù)處理分析方法

郭曉等(2010)和張?jiān)?2010)以靜止衛(wèi)星熱紅外亮溫和長(zhǎng)波輻射資料為數(shù)據(jù)源， 針對(duì)其資料的變化特征， 提出一種地震熱異常信息提取的方法， 簡(jiǎn)稱(chēng)為功率譜相對(duì)變化法． 功率譜相對(duì)變化法主要通過(guò)小波變換和功率譜估計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)． 首先是小波變換， 采用Daubechies(dbN)小波系中的db8小波基對(duì)中波紅外信息進(jìn)行處理. 這樣處理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)周期引起的熱輻射, 即舍去小波7階的低通部分． 由于雨云和寒熱氣流引起的溫度變化時(shí)間較短， 一般為數(shù)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． 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． 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)相間的中波紅外波形亮溫?cái)?shù)據(jù)， 單位為K. 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(郭曉等， 2010)．

然后對(duì)這樣海量的中波紅外波形亮溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行功率譜估算． 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)的最新時(shí)間， 這樣就獲得了時(shí)頻空間數(shù)據(jù)． 計(jì)算功率譜時(shí)得到的相應(yīng)周期為64， 3， 21， 16， 13， 11， 9， 8， 7和6天等． 根據(jù)前人的熱紅外亮溫地震異常的研究結(jié)果(鄧志輝等， 2003； 劉德富等， 1999； 強(qiáng)祖基等， 1998； 徐秀登等， 1995)， 異常持續(xù)時(shí)間一般大于10天. 我們?cè)谫Y料處理時(shí)不考慮10天以下周期的信息． 為了更好地反映地震前后中波紅外亮溫變化的功率譜與其它時(shí)段的功率譜的不同， 我們對(duì)每一像元的所有頻率的功率譜作了相對(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， 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， 得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)．

3 結(jié)果與分析

對(duì)時(shí)頻相對(duì)功率譜值進(jìn)行空間掃描， 獲得了新疆于田MS7.3和青海玉樹(shù)MS7.1地震發(fā)生前后的中波紅外圖像， 特征周期分別為64和13天(特征周期是指地震孕育過(guò)程中引起的熱輻射起伏變化， 其變化信息的主頻對(duì)應(yīng)的周期為特征周期)．

3.1 新疆于田MS7.3地震熱異常分析

2008年3月21日新疆于田MS7.3地震震中位于西昆侖山中的阿什庫(kù)勒盆地， 距阿爾金斷裂南緣約50 km, 處于西昆侖地震帶與阿爾金地震帶的交會(huì)區(qū)， 即塔里木盆地的南部， 靠近西昆侖山區(qū)的邊緣部分． 震中為35.60°N， 81.60°E， 震源深度33 km． 美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(USGS)與哈佛大學(xué)CMT震源機(jī)制解結(jié)果表明， 此次地震為略帶走滑的正斷層性質(zhì)， 斷層走向?yàn)榻媳毕?張國(guó)宏等， 2011； 萬(wàn)永革等， 2010)．

震前熱異常主要分布于震中以北含油氣豐富的塔里木盆地(圖1)， 特征周期為64天， 在于田地震前6天(即3月15日)達(dá)到極值， 約為平均值的10倍. 極值時(shí)異常幅值大于6倍的面積約為12萬(wàn)平方千米， 地震前、 后相對(duì)功率譜幅值大于2倍的異常持續(xù)時(shí)間為近80天(圖2)． 圖1給出了2008年3月21日新疆于田MS7.3地震前、 后中波紅外亮溫相對(duì)功率譜異常時(shí)空演化圖． 從圖像中可以看到， 從2月初開(kāi)始， 震中區(qū)北部地區(qū)逐漸開(kāi)始出現(xiàn)功率譜信息增強(qiáng)現(xiàn)象， 隨后范圍逐漸擴(kuò)大到整個(gè)塔里木盆地， 在塔里木盆地南端地區(qū)熱輻射異常尤為明顯， 在于田MS7.3地震前6天(即3月15日)達(dá)到極值， 相對(duì)變化率達(dá)到近10倍. 震后功率譜信息開(kāi)始逐漸減弱， 到4月上旬基本消失． 圖2給出的異常區(qū)小范圍相對(duì)功率譜平均值時(shí)序曲線(xiàn)中也顯示中波紅外亮溫相對(duì)功率譜在于田MS7.3地震前存在一次明顯的異常變化過(guò)程．

圖1 2008年于田MS7.3地震前、 后中波紅外亮溫相對(duì)功率譜異常時(shí)空演化Fig.1 Abnormal spatio-temporal evolution of relative power spectrum of middle infrared brightness for the 2008 Yutian MS7.3 earthquake

圖2 2008年于田MS7.3地震異常區(qū)(77.8°—80.3°E， 37°—37.5°N) 小范圍的相對(duì)功率譜平均值時(shí)序曲線(xiàn)Fig.2 Time history plot of mean values of relative power spectrum in small regions (77.8°—80.3°E， 37°—37.5°N) for the 2008 Yutian MS7.3 earthquake

3.2 青海玉樹(shù)MS7.1地震熱異常分析

2010年4月14日青海玉樹(shù)MS7.1地震發(fā)生在青藏高原中部甘孜—玉樹(shù)斷裂的玉樹(shù)段， 震中位置為33.2°N、 96.6°E， 震源深度約14 km， 屬淺源地震．

2010年4月上旬開(kāi)始， 震中區(qū)北部及東北部地區(qū)出現(xiàn)熱輻射異常， 特征周期為13天. 隨后幅度不斷增強(qiáng)， 并于地震前夕(4月13日)功率譜信息相對(duì)變化率達(dá)到相對(duì)高值(為近7倍)， 功率譜信息相對(duì)變化率增強(qiáng)現(xiàn)象明顯. 震后38天(5月22日)功率譜信息增強(qiáng)現(xiàn)象達(dá)到峰值， 相對(duì)變化率達(dá)到近14倍， 極值時(shí)異常大于6倍的面積約為4萬(wàn)平方千米． 隨后幅度快速減弱， 到5月底異?，F(xiàn)象基本消失(圖3)． 圖4給出的異常區(qū)小范圍相對(duì)功率譜平均值時(shí)序曲線(xiàn)中， 也顯示中波紅外亮溫相對(duì)功率譜幅值在玉樹(shù)MS7.1地震前存在一次明顯的異常變化過(guò)程， 地震前、 后相對(duì)功率譜幅值大于2倍的異常持續(xù)時(shí)間為近80天．

4 討論與結(jié)論

本文以靜止衛(wèi)星中波紅外資料為數(shù)據(jù)源， 應(yīng)用功率譜相對(duì)變化法對(duì)2008年新疆于田MS7.3和2010年青海玉樹(shù)MS7.1地震進(jìn)行了分析研究. 結(jié)果表明， 兩次強(qiáng)震前、 后均出現(xiàn)了不同程度的功率譜信息增強(qiáng)現(xiàn)象． 新疆于田MS7.3地震前熱異常主要分布在震中以北含油氣豐富的塔里木盆地， 特征周期為64天. 在于田地震前6天(即3月15日)達(dá)到極值， 約為平均值的10倍. 極值時(shí)異常幅值大于6倍的面積約為12萬(wàn)平方千米， 地震前、 后相對(duì)功率譜幅值大于2倍的持續(xù)時(shí)間為近80天． 青海玉樹(shù)MS7.1地震臨震時(shí)在震中區(qū)北部及東北部地區(qū)出現(xiàn)熱輻射異常， 隨后幅度不斷增強(qiáng)， 并于地震前(4月13日)功率譜信息相對(duì)變化率達(dá)到相對(duì)高值(為近7倍)， 功率譜信息相對(duì)變化率增強(qiáng)現(xiàn)象明顯. 震后38天(5月22日)功率譜信息增強(qiáng)現(xiàn)象達(dá)到峰值， 相對(duì)變化率達(dá)到近14倍， 極值時(shí)異常幅值大于6倍的面積約為4萬(wàn)平方千米， 地震前、 后相對(duì)功率譜幅值大于2倍的異常持續(xù)時(shí)間為近80天．

圖3 2010年玉樹(shù)MS7.1地震前、 后中波紅外功率譜異常時(shí)空演化Fig.3 Abnormal spatio-temporal evolution of relative power spectrum of middle infrared brightness for the 2010 Yushu MS7.1 earthquake

圖4 2010年玉樹(shù)MS7.1地震異常區(qū)(33.8°—34.3°N， 95.8°—96.3°E) 小范圍相對(duì)功率譜平均值時(shí)序曲線(xiàn)Fig.4 Time history plot of mean values of relative power spectrum in small regions (33.8°—34.3°N， 95.8°—96.3°E) for the 2010 Yushu MS7.1 earthquake

于田MS7.3和玉樹(shù)MS7.1地震均發(fā)生在中波紅外功率譜相對(duì)變化率增強(qiáng)范圍區(qū)的邊緣． 功率譜相對(duì)變化率極值在地震前、 后2個(gè)月內(nèi)出現(xiàn)， 地震臨震階段功率譜相對(duì)變化率幅值達(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倍的異常持續(xù)時(shí)間均為近80天， 異常極值時(shí)功率譜幅值大于6倍的面積分別為約12萬(wàn)平方千米和4萬(wàn)平方千米． 上述結(jié)果與長(zhǎng)波輻射通量和熱紅外亮溫資料的研究結(jié)果基本一致(郭曉等， 2010； 荊鳳等， 2009； 張?jiān)龋?2010， 2011)． 就本文所研究的兩次MS>7.0地震中波紅外亮溫異常與熱紅外亮溫和長(zhǎng)波輻射通量的異常相比， 長(zhǎng)波輻射通量異常面積相對(duì)集中且位于震中附近， 熱紅外異常幅值與面積相對(duì)較大， 且熱紅外預(yù)測(cè)時(shí)間指標(biāo)比長(zhǎng)波輻射通量和中波紅外亮溫更加準(zhǔn)確． 總體而言， 中波紅外亮溫異常表現(xiàn)略遜于熱紅外亮溫和長(zhǎng)波輻射通量. 由于本文震例有限， 所得結(jié)論只是初步的． 進(jìn)一步開(kāi)展中波紅外亮溫在地震中的應(yīng)用研究， 可為將來(lái)實(shí)現(xiàn)多波段同時(shí)監(jiān)測(cè)熱輻射變化進(jìn)行地震預(yù)測(cè)提供參考．

本文所研究的兩次地震前、 后均存在不同程度熱輻射信息功率譜特征增強(qiáng)現(xiàn)象， 應(yīng)是地球放氣與大氣共同作用的結(jié)果(張?jiān)龋?2010)． 這一成因機(jī)理過(guò)程與區(qū)域應(yīng)力積累快速增加、 區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造環(huán)境(主要指地層中含氣量及其分布)和區(qū)域大氣水汽含量有關(guān)． 強(qiáng)烈地震的孕育和發(fā)生與地殼運(yùn)動(dòng)， 內(nèi)部應(yīng)力積累并在某些構(gòu)造部位集中增強(qiáng)有一定的聯(lián)系． 地球內(nèi)部(殼層)含有大量的水汽、 二氧化碳和其它少量氣體． 在強(qiáng)震發(fā)生前地殼應(yīng)力持續(xù)增大， 貫通地表的裂隙數(shù)量就會(huì)明顯增多， 導(dǎo)致地下逸出氣體增多， 大量水汽、 二氧化碳和甲烷等溫室氣體混合作用引起溫室效應(yīng)， 地殼內(nèi)部熱傳導(dǎo)加強(qiáng)， 使地表及底層大氣溫度顯著上升， 從而出現(xiàn)不同程度的熱輻射功率譜信息增強(qiáng)現(xiàn)象． 新疆于田MS7.3地震以北含油氣豐富的塔里木盆地表現(xiàn)尤為明顯．

于田MS7.3和玉樹(shù)MS7.1兩次地震的熱輻射功率譜表現(xiàn)為異常極值時(shí)其異常區(qū)域面積差異較大， 與地震震級(jí)大小的對(duì)應(yīng)關(guān)系不明確， 這可能與區(qū)域所處的地質(zhì)環(huán)境、 大氣環(huán)境等條件有關(guān)． 此外， 兩次地震反映熱輻射功率譜異?，F(xiàn)象的特征周期也明顯不同， 引起的原因目前尚不明確. 但這可能是觀測(cè)數(shù)據(jù)反映自然現(xiàn)象的真實(shí)情況. 筆者認(rèn)為， 要弄清楚這些原因現(xiàn)階段還比較困難， 這些問(wèn)題均有待深入研究．

感謝中國(guó)氣象局國(guó)家衛(wèi)星氣象中心提供的靜止衛(wèi)星遙感資料．

陳梅花, 鄧志輝, 馬曉靜, 陶京玲, 王煜. 2007. 斷裂帶內(nèi)外溫差法在震前紅外異常研究中的應(yīng)用[J]. 地震地質(zhì), 29(4): 863--872.

Chen M H, Deng Z H, Ma X J, Tao J L, Wang Y. 2007. Application of the inside-outside temperature relation analysis method in study on satellite infrared anomalies prior to earthquake[J].SeismologyandGeology, 29(4): 863--872 (in Chinese).

崔承禹, 鄧明德, 耿乃光. 1993. 在不同壓力下巖石光譜輻射特性研究[J]. 科學(xué)通報(bào), 38(6): 538--541.

Cui C Y, Deng M D, Geng N G. 1993. Study on radiation of rock under different compress[J].ChineseScienceBulletin, 38(6): 1377--1382 (in Chinese).

鄧志輝, 王煜, 陳梅花, 唐方頭, 楚全芝, 徐好民. 2003. 中國(guó)大陸幾次強(qiáng)地震活動(dòng)的衛(wèi)星紅外異常分析[J]. 地震地質(zhì), 25(2): 327--337.

Deng Z H, Wang Y, Chen M H, Tang F T, Chu Q Z, Xu H M. 2003. Satellite infrared anomaly of several strong earthquakes in China Mainland[J].SeismologyandGeology, 25(2): 327--337 (in Chinese).

耿乃光, 于萍, 鄧明德, 崔承禹, 羅灼禮. 1998. 熱紅外震兆成因的模擬實(shí)驗(yàn)研究[J]. 地震, 18(1): 83--88.

Geng N G, Yu P, Deng M D, Cui C Y, Luo Z L. 1998. The simulated experimental studies on cause of thermal infrared precursor of earthquakes[J].Earthquake, 18(1): 83--88 (in Chinese).

郭曉, 張?jiān)? 鐘美嬌, 沈文榮, 魏從信. 2010. 提取地震熱異常信息的功率譜相對(duì)變化法及震例分析[J]. 地球物理學(xué)報(bào), 53(11): 2688--2695.

Guo X, Zhang Y S, Zhong M J, Shen W R, Wei C X. 2010. Variation characteristics of OLR for the Wenchuan earthquake[J].ChineseJournalofGeophysics, 53(11): 2688--2695 (in Chinese).

荊鳳, 申旭輝, 康春麗, 孟慶巖， 熊攀. 2009. 中強(qiáng)地震前的長(zhǎng)波輻射異常震例研究[J]. 地震, 29(4): 117--122.

Jing F, Shen X H, Kang C L, Meng Q Y, Xiong P. 2009. Anomalies of outgoing longwave radiation before some medium to large earthquakes[J].Earthquake, 29(4): 117--122 (in Chinese).

荊鳳, 申旭輝, 康春麗, 熊攀, 孫珂. 2012. 2010年新西蘭M7.1地震前的長(zhǎng)波輻射變化特征[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展, 27(9): 979--986.

Jing F, Shen X H, Kang C L, Xiong P, Sun K. 2012. Variation of outgoing longwave radiation around the time of New Zealand earthquakeM7.1, 2010[J].AdvancesinEarthScience, 27(9): 979--986 (in Chinese).

康春麗, 韓延本, 劉德富, 曹忠權(quán). 2008. 強(qiáng)震前地氣系統(tǒng)長(zhǎng)波輻射(OLR)異常的成因[J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展, 23(6): 1703--1708.

Kang C L, Han Y B, Liu D F, Cao Z Q. 2008. The OLR anomaly and mechanism before Tibet earthquake (M6.9)[J].ProgressinGeophysics, 23(6): 1703--1708 (in Chinese).

康春麗, 劉德富, 荊鳳, 熊攀, 曹忠權(quán). 2011. 大地震紅外輻射異常信息時(shí)空特征分析[J]. 地球物理學(xué)進(jìn)展, 26(6): 1897--1905.

Kang C L, Liu D F, Jing F, Xiong P, Cao Z Q. 2011. Study on the indication of infrared radiation prior to impending strong earthquakes[J].ProgressinGeophysics, 26(6): 1897--1905 (in Chinese).

劉德富, 彭克銀, 劉維賀, 黎令儀, 候建盛. 1999. 地震有“熱征兆”[J]. 地震學(xué)報(bào), 21(6): 710--715.

Liu D F, Peng K Y, Liu W H, Li L Y, Hou J S. 1999. Thermal omens before earthquake[J].ActaSeismologicaSinica, 21(6): 710--715 (in Chinese).

劉德富. 2000. 臺(tái)灣集集強(qiáng)震前的衛(wèi)星遙感長(zhǎng)波輻射場(chǎng)變異分析[J]. 地球信息科學(xué), 2(1): 33--36.

Liu D F. 2000. Abnormal detection on satellite remote sensing OLR before Chichi earthquakes[J].Geo-InformationScience, 2(1): 33--36 (in Chinese).

馬瑾, 陳順云, 劉培洵, 汪一鵬, 劉力強(qiáng). 2006. 用衛(wèi)星熱紅外信息研究關(guān)聯(lián)斷層活動(dòng)的時(shí)空變化: 以南北地震構(gòu)造帶為例[J]. 地球物理學(xué)報(bào), 49(3): 816--826

Ma J, Chen S Y, Liu P X, Wang Y P, Liu L Q. 2006. Temporal-spatial variations of associated faulting inferred from satellite infrared information: A case study of N--S seismo-tectonic zone in China[J].ChineseJournalofGeophysics, 49(3): 816--826 (in Chinese).

強(qiáng)祖基, 徐秀登, 賃常恭. 1990. 衛(wèi)星熱紅外異常： 臨震前兆[J]. 科學(xué)通報(bào), 35(17): 1324--1327.

Qiang Z J, Xu X D, Lin C G. 1990. Satellite infrared thermo-anomaly: Earthquake imminent precursor[J].ChineseScienceBulletin, 35(17): 1324--1327 (in Chinese).

強(qiáng)祖基, 孔令昌, 郭滿(mǎn)紅, 王弋平, 鄭蘭哲, 賃常恭, 趙勇. 1997. 衛(wèi)星熱紅外增溫機(jī)制的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 地震學(xué)報(bào), 19(2): 197--201.

Qiang Z J, Kong L C, Guo M H, Wang G P, Zheng L Z, Lin C G, Zhao Y. 1997. An experimental study on temperature increasing mechanism of satellitic thermo-infrared[J].ActaSeismologicaSinica, 19(2): 197--201 (in Chinese).

強(qiáng)祖基, 賃常恭, 李玲芝, 徐旻, 戈風(fēng)沙, 柳濤, 趙勇, 郭滿(mǎn)紅. 1998. 衛(wèi)星熱紅外圖像亮溫異常： 短臨震兆[J]. 中國(guó)科學(xué): D輯, 28(6): 564--573.

Qiang Z J, Lin C G, Li L Z, Xu M, Ge F S, Liu T, Zhao Y, Guo M H. 1999. Satellitic thermal infrared brightness temperature anomaly image: Short-term and impending earthquake precursors[J].ScienceinChina:SeriesD, 28(6): 564--573 (in Chinese).

屈春燕, 單新建, 馬瑾. 2006. 紅河斷裂高溫條帶的成因及其與地震活動(dòng)性的關(guān)系探討[J]. 地震學(xué)報(bào), 28(1): 91--97.

Qu C Y, Shan X J, Ma J. 2006. Formation cause of thermal infrared high temperature belt along Honghe fault and its relation to earthquakes[J].ActaSeismologicaSinica, 28(1): 91--97 (in Chinese).

屈春燕, 閆麗莉, 溫少妍, 單新建. 2011. 首都圈地區(qū)衛(wèi)星熱紅外亮溫變化特征研究[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展, 26(2): 202--211.

Qu C Y, Yan L L, Wen S Y, Shan X J. 2011. A study of variation characteristics of satellite thermal infrared brightness temperature in capital region[J].AdvancesinEarthScience, 26(2): 202--211 (in Chinese).

萬(wàn)永革, 沈正康, 盛書(shū)中, 徐曉楓. 2010. 2008年新疆于田7.3級(jí)地震對(duì)周?chē)鷶鄬拥挠绊懠捌湔龜鄬訖C(jī)制的區(qū)域構(gòu)造解釋[J]. 地球物理學(xué)報(bào), 53(2): 280--289.

Wan Y G, Shen Z K, Sheng S Z, Xu X F. 2010. The mechanical effects of the 2008MS7.3 Yutian, Xinjiang earthquake on the neighboring faults and its tectonic origin of normal faulting mechanism[J].ChineseJournalofGeophysics, 53(2): 280--289 (in Chinese).

吳立新, 唐春安, 鐘聲, 吳育華, 張后全, 譚志宏. 2006. 非連續(xù)斷層破裂紅外輻射與聲發(fā)射、 應(yīng)力場(chǎng)的對(duì)比研究[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 25(6): 1111--1117.

Wu L X, Tang C A, Zhong S, Wu Y H, Zhang H Q, Tan Z H. 2006. Comparison of thermal infrared radiation from discontinuous jointed faults fracturing with its acoustic emission and stress field[J].ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering, 25(6): 1111--1117 (in Chinese).

徐秀登, 徐向民, 馬升燈, 駱高遠(yuǎn). 1995. 臨震大氣增溫異常成因的初步認(rèn)識(shí)[J]. 地震學(xué)報(bào), 17(1): 123--127.

Xu X D, Xu X M, Ma S D, Luo G Y. 1995. Preliminary inquiry into the causes of anomaly increase of air temperature by an impending earthquake[J].ActaSeismologicaSinica, 17(1): 123--127 (in Chinese).

張國(guó)宏， 屈春燕， 單新建， 張桂芳， 宋小剛， 汪榮江， 李振洪， 胡植慶. 2011. 2008年MS7.1于田地震InSAR同震形變場(chǎng)及其震源滑動(dòng)反演[J]. 地球物理學(xué)報(bào), 54(11): 2753--2760.

Zhang G H, Qu C Y, Shan X J, Zhang G F, Song X G, Wang R J, Li Z H, Hu J C. 2011. The coseismic InSAR measurements of 2008 Yutian earthquake and its inversion for source parameters[J].ChineseJournalofGeophysics, 54(11): 2753--2760 (in Chinese).

張?jiān)? 沈文榮, 徐輝. 2002. 新青8.1級(jí)地震前衛(wèi)星熱紅外異常[J]. 西北地震學(xué)報(bào), 24(1): 1--4.

Zhang Y S, Shen W R, Xu H. 2002. Satellite thermal infrared anomaly before the Xinjiang--Qinghai borderMS=8.1 earthquake[J].NorthwesternSeismologicalJournal, 24(1): 1--4 (in Chinese).

張?jiān)? 郭曉, 鐘美嬌, 沈文榮, 李穩(wěn), 何斌. 2010. 汶川地震衛(wèi)星熱紅外亮溫變化[J]. 科學(xué)通報(bào), 55(10): 904--910.

Zhang Y S, Guo X, Zhong M J, Shen W R, Li W, He B. 2010. Wenchuan earthquake: Brightness temperature changes from satellite infrared information[J].ChineseScienceBulletin, 55(10): 904--910 (in Chinese).

張?jiān)? 郭曉, 魏從信, 沈文榮, 惠少興. 2011. 日本9級(jí)和緬甸7.2級(jí)地震熱輻射表現(xiàn)特征[J]. 地球物理學(xué)報(bào), 54(10): 2575--2580.

Zhang Y S, Guo X, Wei C X, Shen W R, Hui S X. 2011. The characteristics of seismic thermal radiation of JapanMS9.0 and MyanmarMS7.2 earthquake[J].ChineseJournalofGeophysics, 54(10): 2575--2580 (in Chinese).

Gabrielov A, Zaliapin I, Newman W L, Keilis-borok V I. 2000. Colliding cascades model for earthquake prediction[J].GeophysJInt, 143(2): 427--437.

Pulinets S A, Ouzounov D, Karelin A V, Boyarchuk K A， Pokhmelnykh L A. 2006. The physical nature of thermal anomalies observed before strong earthquakes[J].PhysChemEarth, 31(4): 143--153.

Saraf A K, Rawat V, Banerjee P, Choudhury S, Panda S K, Dasgupta S, Das J D. 2008. Satellite detection of earthquake thermal infrared precursors in Iran[J].NatureHazards, 47: 119--135.

Tronin A A, Hayakawa M, Molchanov O A. 2002. Thermal IR satellite data application for earthquake research in Japan and China[J].JGeodyn, 33(4/5): 519--534.

Anomalies of middle infrared brightness before 2008 YutianMS7.3 and 2010 YushuMS7.1 earthquakes

1)LanzhouInstituteofSeismology,ChinaEarthquakeAdministration,Lanzhou730000,China2)LanzhouBaseofInstituteofEarthquakePrediction,ChinaEarthquakeAdministration,Lanzhou730000,China

This paper use middle infrared brightness data from geostationary satellite to research the 2008 YutianMS7.3 and the 2010 YushuMS7.1 earthquakes by estimating relative variance rate of power spectrum. The results show that the power spectrum amplitude of middle infrared brightness increased at different degrees before the two earthquakes. The characteristic periods were about 64 days and 13 days respectively. Before the two earthquakes, characteristic power spectrum amplitudes reached relatively the maximum or extreme in recent years, which were over six times of their average. The duration of power spectrum amplitude over twice of average were 80 days. The extreme areas of power spectrum amplitude over six times of average reached about 120000 and 40000 square kilometers respectively. These results are basically consistent with the previous results from outgoing long-wave radiation and thermal infrared brightness temperature data, which can be used as reference for realizing multi-wave band monitoring of heat radiation so as to predict earthquake in the future.

strong earthquake; thermal radiation; power spectrum; 2008 YutianMS7.3 earthquake; 2010 YushuMS7.1 earthquake

中央級(jí)公益性科研院所基本科研業(yè)務(wù)專(zhuān)項(xiàng)(2011IESLZ06)資助.

2012-11-02收到初稿， 2013-04-09決定采用修改稿.

e-mail: guox@gssb.gov.cn

10.3969/j.issn.0253-3782.2014.02.003

P315.7

A

郭曉, 張?jiān)? 魏從信, 鐘美嬌. 2014. 2008年于田MS7.3和2010年玉樹(shù)MS7.1兩次地震前中波紅外遙感異常研究. 地震學(xué)報(bào), 36(2): 175--183. doi:10.3969/j.issn.0253-3782.2014.02.003.

Guo X, Zhang Y S, Wei C X, Zhong M J. 2014. Anomalies of middle infrared brightness before 2008 YutianMS7.3 and 2010 YushuMS7.1 earthquakes.ActaSeismologicaSinica, 36(2): 175--183. doi:10.3969/j.issn.0253-3782.2014.02.003.