解　滔　鄭曉東　康春麗　馬未宇　盧　軍

1）中國石油勘探開發(fā)研究院，北京　100083

2）中國地震臺網(wǎng)中心，北京　100045

2013年4月20日蘆山MS7.0地震前熱紅外亮溫異常分析

解滔1，2）鄭曉東1）康春麗2）馬未宇2）盧軍2）

1）中國石油勘探開發(fā)研究院，北京100083

2）中國地震臺網(wǎng)中心，北京100045

2013年4月20日在四川省雅安市蘆山縣發(fā)生了MS7.0地震，造成196人遇難、23人失蹤和上萬人受傷的重大災難。為了分析蘆山地震前可能與地震有關(guān)的熱紅外亮溫異常，收集了以震中為中心98°～108°E、25°～35°N范圍內(nèi)，2011年4月20日至2013年4月19日為期2年，由靜止氣象衛(wèi)星FY－2E觀測的地表亮溫資料。應用連續(xù)小波變換方法計算了每一個像元的小波相對能譜，得到了分析區(qū)域內(nèi)相對能譜的時、空演化過程。結(jié)果顯示，從1月中旬起，在龍門山斷裂帶中段開始出現(xiàn)異常，隨后異常沿著龍門山斷裂逐漸向SW擴展；從3月上旬起，鮮水河斷裂帶也開始出現(xiàn)異常，之后異常聚集在龍門山斷裂和鮮水河斷裂的交會區(qū)域，在3月下旬異常區(qū)域和異常幅度達到最大。隨著地震的臨近，異常幅度和空間區(qū)域逐漸減小，直至4月19日異常還在持續(xù)中，地震發(fā)生在異常區(qū)域的東南邊緣。因此認為，熱紅外異?？赡芘c蘆山地震是有關(guān)聯(lián)的。

蘆山地震亮溫熱異常小波變換小波相對能譜

0　引言

2013年4月20日，在中國四川省雅安市蘆山縣發(fā)生了MS7.0地震，造成196人遇難、23人失蹤和上萬人受傷，許多建筑物和橋梁在主震及強余震中受損和被破壞，地震也造成多處山體滑坡。為了盡可能減少地震造成的損失，國內(nèi)外許多科學家和研究團隊一直致力于地震前兆以及地震預測研究。隨著衛(wèi)星遙感技術(shù)在地震研究中的應用，與地震和構(gòu)造活動有關(guān)的熱紅外異?，F(xiàn)象也相繼見諸報道（Gorny et al．，1988；強祖基等，1990，1998；Tronin et al．，2002；單新建等，2005；屈春燕等，2006a；張元生等，2011；Xie et al．，2013）。研究也發(fā)現(xiàn)，沿著地表大型線性構(gòu)造區(qū)域和活動斷裂帶分布的長趨勢熱紅外溫度異?？赡芊从沉诉@些區(qū)域強烈的構(gòu)造活動（Carreno et al．，2001；陳順云等2006；馬瑾等，2006；屈春燕等，2006b；強祖基等，2009）。為了從復雜的溫度背景變化中識別出與地震有關(guān)的異常信息，國內(nèi)外科學家提出了一些數(shù)據(jù)處理方法并應用于震例研究和預測實踐（Ouzounov et al．，2004；屈春燕等，2006c；Blackett et al．，2011）。Filizzola（2004）在分析1999年雅典MS5.9地震時采用了一種基于統(tǒng)計的RST（Robust Satellite Technique）方法。震中區(qū)地表溫度較鄰近區(qū)域溫度的升高，被認為是與構(gòu)造活動和地震有關(guān)的熱異常，因此，將研究時段區(qū)域溫度與往年同期平均值或與震前背景溫度值直接相減，以獲取溫度的上升變化已廣泛用于熱異常分析。為突出斷裂帶內(nèi)外溫差變化，陳梅花等（2007）提出了斷裂帶內(nèi)外溫差方法，并用該方法研究了紅河斷裂帶的熱異?，F(xiàn)象。張元生等（2010，2011）采用基于離散小波變換濾波和短時傅里葉變換（STFT）的相對功率譜方法研究了2008年汶川MS8.0和2011年日本東北MS9.0地震前的熱紅外亮溫異?，F(xiàn)象，有關(guān)地震熱異常的機理分析和實驗研究也相繼展開。由于巖層的熱導率非常低，在震源深度由斷層機械活動產(chǎn)生的溫度變化需要很長的時間才能傳遞到地表，因而，地震臨近階段溫室氣體（如CO2，CH4等）溢出率的增加和熱對流的加強有可能是引起孕震區(qū)及鄰區(qū)地表溫度上升的因素（強祖基等，1991，1992；Tronin et al．，1996，2000）。Thomas（1988）提出了一個氣體溢出物理模型以解釋地震前出現(xiàn)的氣體溢出異?，F(xiàn)象。但是，在圣安德斯斷層帶發(fā)生的幾次大震前并沒有觀測到預期的地表溫度上升變化（Lachenbruch et al．，1992），說明并不是所有大地震前都伴隨熱異?，F(xiàn)象出現(xiàn)。在對比分析了許多震前熱異?，F(xiàn)象后，Cicerone（2009）認為，存在地熱的地區(qū)更容易出現(xiàn)熱異?，F(xiàn)象。

本文在蘆山地震后第一時間搜集了震中中心經(jīng)緯度（98°～108°E，25°～35°N）范圍內(nèi)、2011年4月20日至2013年4月19日為期2年、由FY－2E氣象衛(wèi)星觀測的亮溫資料，采用連續(xù)小波變換對亮溫資料進行處理，得到了分析區(qū)域內(nèi)小波相對能譜的時空演化圖像。與STFT相比，連續(xù)小波變換采用可變時頻窗，在高頻段采用短時間窗提高時間分辨率，在低頻段采用窄頻率窗提高頻率分辨率，從而同時兼顧了時間和頻率分辨率。分析結(jié)果顯示，蘆山地震前，在龍門山斷裂帶和鮮水河斷裂帶交會的雅安—康定地區(qū)出現(xiàn)了顯著的熱紅外異常，地震發(fā)生在異常區(qū)域的東南邊緣。

1　蘆山地震和亮溫數(shù)據(jù)

1.1蘆山地震

2013年的蘆山MS7.0地震是繼2008年汶川MS8.0地震后發(fā)生在龍門山斷裂帶的又一次強烈破壞性地震。據(jù)中國地震臺網(wǎng)測定，震中位于102°57′E，30°19′N，震源深度為13km（ht-tp：∥www．ceic．a(chǎn)c．cn／），震中距汶川地震震中約87km，震中位置和斷層構(gòu)造如圖1所示。主震后余震超過8 000次，其中ML5.0（含）以上余震7次。余震分布區(qū)長軸（龍門山斷裂走向）約45km，短軸（NW方向）約20km，余震分布區(qū)域距汶川地震余震區(qū)約37km（劉杰等，2013）。震源機制結(jié)果表明，此次蘆山地震為純逆沖性地震（曾祥方等，2013）。龍門山斷裂是巴顏喀拉地塊的東邊界，位于青藏高原和四川盆地之間的強碰撞構(gòu)造帶。鮮水河斷裂是巴顏喀拉地塊的南邊界，為左旋走滑斷裂，兩大斷裂交會于雅安—康定地區(qū)。巴顏喀拉地塊邊界地震活動性很強，歷史上曾多次發(fā)生大地震（鄧起東等，2003；陳立春等，2010）。

1.2亮溫數(shù)據(jù)

普朗克輻射定理完整地描述了黑體輻射能量密度隨頻率的分布規(guī)律，其公式為

式（1）中：B（υ，T）是黑體光譜輻射度（W／m2·sr·cm－1），υ是波數(shù)（cm－1），T是開氏溫度，k是玻爾茲曼常數(shù)，c是光速，h是普朗克常數(shù)。對于任意波數(shù)從υi1到υi2的波段，黑體總輻射度Wi（T）是普朗克公式對這一波段各個波長值和該波段響應函數(shù)的積分，可以表述為

式（2）中：i是波段序號，fi（υ）是該波段的響應函數(shù)，υi2和υi1是該波段波長上、下限對應的波數(shù)。將波段以一定的波數(shù)間隔Δυ進行離散，式（2）積分可以用以下求和表達式來近似：

圖1　蘆山地震震中和周圍區(qū)域斷層構(gòu)造Fig．1　The epicentre of Lushan earthquake and the main active faults in the study area．

FY－2E靜止氣象衛(wèi)星于2008年12月發(fā)射，運行軌道定點于105°E赤道上空，有效觀測范圍為45°～165°E、60°S～60°N，于2009年11月開始提供有效的亮溫數(shù)據(jù)服務。遠紅外觀測波段分別為10.3～11.3μm和11.5～12.5μm，熱紅外亮溫觀測每小時進行1次，空間分辨率約5km。衛(wèi)星與觀測像元的相對位置幾乎是固定的，像元到衛(wèi)星的熱輻射傳播路徑響應也是固定的。衛(wèi)星觀測的溫度圖像以及計算的小波相對能譜圖像可依據(jù)各像元的坐標直接繪制，無需極軌衛(wèi)星的軌道拼接過程。白天太陽照射會引起地表溫度相對于夜間大幅上升，難以將由于構(gòu)造活動或地震引起的地表溫度小幅變化的區(qū)域從周圍背景區(qū)域中區(qū)分出來。同時由于光照條件不同，各區(qū)域日間地表溫度存在差異，不利于異常識別。因此，選取地方時夜間00：00至04：00時間段5次觀測數(shù)據(jù)進行分析。

2　分析方法和數(shù)據(jù)處理

2.1小波能譜分析

小波變換是一種分析非穩(wěn)態(tài)信號的有效方法，在地球物理學和地震勘探等各項研究中得到了廣泛的應用（Kumar et al．，1997）。小波變換是一種線性時－頻分析方法，改變時間－頻率窗口形狀可很好地解決時間分辨率和頻率分辨率的矛盾，在時間域和頻率域都有很好的局部化性質(zhì)。小波變換具有多分辨率的特點，可以對各周期分量進行時間定位。有限時間序列的小波變換定義為

在ω0≥5時，式（5）近似滿足容許條件（Farge，1992），這里將ω0值取為6。由于Morlet小波在時間域和頻率域均為復數(shù)，經(jīng)小波變換后的各頻段信號分量也是復數(shù)，因而可以提取信號的振幅和相位信息。小波能譜通常定義為振幅的平方，小波能譜可在時間域得到信號各頻譜成分隨時間的變化。由于各像元所處的緯度、海拔高度以及氣候環(huán)境等因素有差異，這使得不同像元的能譜信息本身就有差異，從而在空間上造成虛假的異?，F(xiàn)象。因此，計算各頻段的相對能譜變化：式（6）中：是各頻段全局小波能譜，表示在整個時段內(nèi)將小波能譜取平均，N為數(shù)據(jù)長度。對每一頻段，RW（a，b）表示各時刻能譜與2年能譜平均值的比值。

Torrence等（1998）討論了連續(xù)小波變換的邊界效應，在臨近數(shù)據(jù)邊界處，小波能譜呈現(xiàn)衰減，頻段越低，衰減時間越長。分析結(jié)果表明，在邊界處計算的能譜值要低于數(shù)據(jù)實際的能譜值，如果在邊界處出現(xiàn)能譜異常，那么實際的異常幅度會更大。因此，小波能譜分析方法的邊界效應不會產(chǎn)生虛假的異常。由于連續(xù)小波變換是非正交變換，相鄰頻段信息中有重疊的成分，因此不需要太高的頻率分辨率，這里取為間隔對a進行離散化。平移因子b表示變換后的時間，不參與運算。對每個像元1次計算選取2年的資料，數(shù)據(jù)長度N＝730（包含閏年時N＝731）。應用連續(xù)小波變換對數(shù)據(jù)進行處理時，尺度因子a和數(shù)據(jù)長度N共同決定多分辨率頻段數(shù)量。每一頻段對應的周期計算表達式為

式（7）中：a＝2dt2iδi是尺度伸縮因子，dt是時間序列采樣間隔，i是頻段序號，T是對應頻段周期。前人震例研究認為，地震熱紅外異常多為短期，因而僅計算了周期為8～64d的能譜（張元生等，2010）。依據(jù)上面給定的參數(shù)，共有6個頻段，對應周期依次為8.26、11.70、16.53、23.38、33.06和46.75d。在獲得時頻相對能譜信息后，對研究區(qū)域進行時空掃描，分析異常區(qū)域的空間和時間演化特征。

圖2　a亮溫原始記錄資料；b經(jīng)1.5倍均方差去云后的亮溫資料Fig．2　The original brightness temperature data of one pixel（5km×5km resolution，located at 31.4°N，102.6°E）（a）；Brightness temperature after cloud elimination by 1.5 times mean variance（b）．

2.2數(shù)據(jù)處理

首先采用補窗法對像元每天5個時間點的亮溫資料進行處理，去除短時間范圍內(nèi)云層對數(shù)據(jù)的部分影響，而后取其平均值作為這一天該像元的觀測值，對所有像元每天數(shù)據(jù)做同樣的處理得到每一像元的日值序列。圖2a中黑色曲線是像元（31.4°N，102.6°E）2011年4月20日至2013年4月19日的亮溫日值數(shù)據(jù)。像元上空有云層存在時，衛(wèi)星觀測到的亮溫反映的是云頂?shù)臏囟龋祈敎囟纫仍茖酉碌乇頊囟鹊驮S多。為進一步去除云層的影響，用低通濾波器提取亮溫日值序列中周期為1a及以上的趨勢成分（圖2a中紅色曲線），計算亮溫數(shù)據(jù)與其趨勢成分的均方差，并以1.5倍均方差做為下限閾值（圖2a中藍色曲線）進行簡單的去云處理，低于1.5倍均方差下限的值認為是受云層的影響，用趨勢成分中相應的值進行代替，經(jīng)處理后的亮溫曲線如圖2b所示。

從圖2b中可以看出，經(jīng)去云處理后的亮溫數(shù)據(jù)中仍然含有許多短期波動，短期波動的能譜主要集中在頻率較高的頻段。文中所做工作是基于這樣一種假設：由構(gòu)造活動或地震引起的地表溫度變化持續(xù)時間要長于自然存在的短期波動，因而它們的能譜可以在不同的頻段得以呈現(xiàn)。應用連續(xù)小波變換分別對每一像元亮溫資料進行計算，每一像元的計算結(jié)果不會受到其他像元影響。在對所有像元計算結(jié)束后，依據(jù)像元經(jīng)緯度坐標將同一日期的小波相對能譜值進行繪圖，之后利用時頻剖面法對計算結(jié)果進行時頻掃描，提取有用信息并予以分析。

3　結(jié)果分析

盡管采用了補窗法和1.5倍均方差閾值對資料進行了去云處理，小波相對能譜圖像中仍然存在一些離散的噪聲異常像元。為得到可能與構(gòu)造活動和地震有關(guān)的異常信息，采用了以下3條判別準則識別異常信息：

（1）主要異常像元需集聚成一定規(guī)模的異常區(qū)域，而非零星離散分布；

（2）顯著異常需持續(xù)15d以上；

（3）異常區(qū)域需沿構(gòu)造斷裂帶分布，尤其是活動斷裂帶。

對6個頻段小波相對能譜時空演化圖件進行檢測后發(fā)現(xiàn)，在蘆山地震前，周期為46.75d的頻段（分析頻段中的最低頻段）呈現(xiàn)出了顯著的熱紅外異?，F(xiàn)象（圖3）。從圖3可以看出，異常主要集中在龍門山斷裂和鮮水河斷裂交會的雅安—康定地區(qū)，而地震則發(fā)生在異常區(qū)域的東南邊緣。圖3中黑色五角星表示震中，黑色實線條表示主要的活動斷裂，水平向和垂直向虛線表示經(jīng)緯度網(wǎng)格。

2013年1月中旬，首先在龍門山斷裂中段出現(xiàn)異常，初期異常幅度和區(qū)域都較小，隨后異常區(qū)域逐漸沿著龍門山斷裂向SW方向擴展。與此同時，在鮮水河斷裂帶附近也出現(xiàn)一些小的異常區(qū)域，這些異常區(qū)域逐漸擴大和集聚并形成沿斷裂帶分布的異常區(qū)域，最后異常集中在2條斷裂交會的雅安—康定地區(qū)。在3月下旬異常區(qū)域和幅度達到最大，最大幅度約為7，意味著這些像元的能譜值是其2年能譜平均值的7倍。隨著地震的臨近，異常區(qū)域和幅度逐漸減小，4月19日在2條斷裂帶交會區(qū)域仍然可見顯著的異常。地震前在龍門山斷裂帶和鮮水河斷裂帶出現(xiàn)的異常持續(xù)了約3個月，異常經(jīng)歷了這樣一個演化過程：正常背景—異常出現(xiàn)—異常擴展—達到極值—異常衰減，蘆山地震發(fā)生在異常衰減的過程中。從圖3中也可以看出，在小波相對能譜圖像的右下角也存在異常區(qū)域，但該區(qū)域內(nèi)沒有活動斷裂存在，不滿足上面的異常判別準則。

圖3　蘆山地震前周期為46.75d頻段小波相對能譜的異常時空演化Fig．3　Time-space evolution of RWPS anomalies before Lushan earthquake．

圖4為2013年3月31日和4月19日其余5個頻段的小波相對能譜圖像，從圖中可以看出，在周期為46.75d頻段的異常區(qū)域和幅度到達最大的日期，其余5個頻段未出現(xiàn)相似的異常。在地震前1天，圖3中異常清晰可見，而其余5頻段在震中附近也未出現(xiàn)異常。像元（31.4°N，102.6°E）2年的小波相對能譜演化過程示于圖5，從圖5中可以看出，周期為46.75d頻段的小波相對能譜在蘆山地震前遠遠大于其余時段。如果將小波相對能譜值＞4視為異常，那么在這2年中僅在蘆山地震前出現(xiàn)過異常，其余5個頻段在地震前未出現(xiàn)異常。周期為8.26和11.70d的頻段分別在2011年3月下旬和5月上旬出現(xiàn)了異常，但期間無大地震發(fā)生。周期為46.75d頻段的異常出現(xiàn)在2條斷裂帶交會區(qū)域，且地震發(fā)生在異常區(qū)域邊緣的龍門山斷裂帶上，因而此次異常與蘆山地震可能是有關(guān)聯(lián)的。

圖4　周期為8.26、11.70、16.53、23.38和33.06d頻段在2013年3月31日和4月19日的小波相對能譜Fig．4　RWPS images on the dates of Mar．31 and Apr．19 2013，with periods 8.26，11.70，16.53，23.38 and 33.06 days，separately．

4　討論與結(jié)論

4.1討論

地震前震中及鄰區(qū)地表出現(xiàn)增溫異?，F(xiàn)象已得到大量觀測結(jié)果的證實，同時研究也發(fā)現(xiàn)，長期連續(xù)的溫度場變化可能反映斷層和地殼大型線性構(gòu)造的活動（Carreno et al．，2001；陳順云等，2006；馬瑾等，2006；屈春燕等，2006b；強祖基等，2009）。一次地震的孕育和最終發(fā)生是地殼板塊或次級地塊運動引起某些部位應力集中、在應力超過巖石承受強度時局部巖層發(fā)生錯斷的結(jié)果。巖石力學實驗表明，在巖石受壓剪應力至破裂過程中存在增溫現(xiàn)象，臨近破裂時剪切區(qū)域的平均紅外輻射溫度加速上升（吳立新等，2004）。在地震發(fā)生前，震源區(qū)應力已接近巖層破裂臨界狀態(tài)，貫通地表的裂隙數(shù)量增多，地殼內(nèi)部溫室氣體（如CO2，CH4）溢出，同時由于裂隙增多，加強了地下巖層與地表的熱對流，可能是這些因素的共同作用使得地震前熱紅外異常區(qū)域集中在震中附近及鄰區(qū)并沿著斷裂分布（強祖基等，1991，1992；Tronin et al．，1996，2000）。Cicerone（2009）在總結(jié)地震前熱輻射異?，F(xiàn)象時指出，存在地熱的地區(qū)震前更容易出現(xiàn)熱異?，F(xiàn)象。雅安—康定地區(qū)屬于地熱地區(qū)，地表有許多溫泉出露，同時，異常區(qū)域在演化過程中并沒有擴展到震中東側(cè)穩(wěn)定的四川盆地。

圖5　單點異常像元6個頻段2011年4月20日至2013年4月19日小波相對能譜演化曲線Fig．5　The RWPS evolution of one anomalous pixel（with spatial resolution of 5km×5km，located at 31．4°N，102．6°E）from 20 April 2011 to 19 April 2013．

衛(wèi)星觀測的熱紅外亮溫資料反映的是像元地表溫度，小波相對能譜計算是對每一像元單獨進行的，因而像元的計算結(jié)果不會受到其他像元影響。圖3中異常區(qū)域的擴大表明越來越多地區(qū)在地震前地表溫度出現(xiàn)了變化。盡管采用異常判別準則可以排除一些出現(xiàn)在非構(gòu)造區(qū)域的異常，但出現(xiàn)在構(gòu)造區(qū)域內(nèi)而并非由構(gòu)造活動或地震引起的異常不能排除，因而，滿足異常判別準則的異常要多于與地震和構(gòu)造活動有關(guān)的異常。此外云層是影響小波相對能譜計算可信度的重要因素，盡管可以從衛(wèi)星云圖中識別有云層覆蓋的區(qū)域，但是并沒有相關(guān)的輔助資料予以修正。采用補窗法和1.5倍均方差可以較好地去除短期溫度變化產(chǎn)生的影響，但如果像元云層覆蓋時間或溫度波動時間與地震引起的溫度變化時間相當或接近，其能譜將會出現(xiàn)在相同的頻段上，從而出現(xiàn)虛假異常。

在關(guān)注的周期范圍內(nèi)有6個頻段小波能譜信息，各個頻段可能出現(xiàn)的異常在時間和空間上并不是都重合，因而在分析時會得到額外的異常信息。當然可以選擇震中附近震前的異常，但是很難解釋那些沒有地震發(fā)生而出現(xiàn)的異常。在震例分析中發(fā)現(xiàn)，低頻段的異常數(shù)量要小于高頻段，且低頻段地震熱紅外異常可信度也高于高頻段，圖3所示異常為分析頻段范圍內(nèi)的最低頻段。考慮到異常期間有地震和無地震現(xiàn)象共存，因次，仍然值得對地震前熱紅外異常進行分析研究。

4.2結(jié)論

應用小波相對能譜方法對蘆山地震周圍98°～108°E、25°～35°N范圍內(nèi)、2011年4月20日至2013年4月19日為期2年、由中國靜止氣象衛(wèi)星FY－2E觀測的亮溫資料進行了分析研究。結(jié)果表明，蘆山地震前，在龍門山斷裂和鮮水河斷裂交會的雅安—康定地區(qū)，周期為46.75d頻段的小波相對能譜出現(xiàn)了顯著的熱紅外異常現(xiàn)象，異常首先出現(xiàn)在龍門山斷裂中段，隨后沿龍門山斷裂向SW擴展。與此同時，在鮮水河斷裂附近也出現(xiàn)異常，并最終集中在雅安—康定地區(qū)。在3月下旬異常幅度和區(qū)域達到最大，隨后逐漸衰減，在地震前1天，震中附近異常仍然清晰可見。異常持續(xù)時間約3個月，蘆山地震發(fā)生在異常區(qū)域東南邊緣的龍門山斷裂帶上。因而認為，熱紅外異常可能與蘆山地震是有關(guān)聯(lián)的。

致謝中國氣象局國家衛(wèi)星氣象中心提供了熱紅外亮溫資料，審稿專家提出了寶貴的修改建議，在此一并表示衷心感謝！

陳立春，王虎，冉勇康，等．2010．玉樹MS7.0地震地表破裂與歷史大地震［J］．科學通報，55（13）：1200—1205．

CHEN Li-chun，WANG Hu，RAN Yong-kang，et al．2010．The MS7.1 Yushu earthquake surface ruptures and historical earthquakes［J］．Chinese Sci Bull，55（13）：1200—1205（in Chinese）．

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

CHEN Mei-hua，DENG Zhi-hui，MA Xiao-jing，et al．2007．Application of the inside-outside temperature relation analysis method in study on satellite infrared anomalies prior to earthquake［J］．Seismology and Geology，29（4）：863—872（in Chinese）．

陳順云，劉培洵，劉力強，等．2006．地表熱紅外輻射的小波分析及其在現(xiàn)今構(gòu)造活動研究中的意義［J］．地球物理學報，39（3）：824—830．

CHEN Shun-yun，LIU Pei-xun，LIU Li-qiang，et al．2006．Wavelet analysis of thermal infrared radiation of land surface and its implementation in the study of current tectonic activity［J］．Chinese J Geophys，39（3）：824—830（in Chinese）．

鄧起東，張培震，冉勇康，等．2003．中國活動構(gòu)造基本特征［J］．中國科學（D輯），32（12）：1020—1032．

DENG Qi-dong，ZHANG Pei-zhen，RAN Yong-kang，et al．2003．Basic characteristics of active tectonics of China［J］．Science in China（Ser D），46（4）：356—372．

劉杰，易桂喜，張致偉，等．2013.2013年4月20日四川蘆山M7.0地震介紹［J］．地球物理學報，56（4）：1404—1407．

LIU Jie，YI Gui-xi，ZHANG Zhi-wei，et al．2013．Introduction to the Lushan，Sichuan M7.0 earthquake on April 2013［J］．Chinese J Geophys，56（4）：1404—1407（in Chinese）．

馬瑾，陳順云，劉培洵，等．2006．用衛(wèi)星熱紅外信息研究關(guān)聯(lián)斷層活動的時空變化：以南北地震構(gòu)造帶為例［J］．地球物理學報，49（3）：816—823．

MA Jin，CHEN Shun-yun，LIU Pei-xun，et al．2006．Temporal spatial variations of associated faulting inferred from satellite infrared information：A case study of N－S seismo-tectonic zone in China［J］．Chinese J Geophys，49（3）：816—823（in Chinese）．

強祖基，徐秀登，賃常恭．1990．衛(wèi)星熱紅外異常：臨震前兆［J］．科學通報，35（17）：1324—1327．

QIANG Zu-ji，XU Xiu-deng，LIN Chang-gong．1990．Satellite infrared thermal anomaly：Earthquake imminent precursor［J］．Chinese Sci Bull，35（17）：1324—1327（in Chinese）．

強祖基，徐秀登，賃常恭．1991．非增溫背景下的熱紅外異常兼機制討論［J］．科學通報，36：841—844．

QIANG Zu-ji，XU Xiu-deng，LIN Chang-gong．1991．Thermal infrared anomalies under the non-temperature incrementbackground and the mechanism discussion［J］．Chinese Sci Bull，36（22）：1901—1906．

強祖基，孔令昌，王戈平，等．1992．地球放氣、熱紅外異常與地震活動［J］．科學通報，24：2259—2262．

QIANG Zu-ji，KONG Ling-chang，WANG Ge-ping，et al．1992．The relationship of gas emission，thermal infared anomalies and earthquake activities［J］．Chinese Sci Bull，24：2259—2262（in Chinese）．

強祖基，賃常恭，李玲芝，等．1998．衛(wèi)星熱紅外圖像亮溫異常：短臨震兆［J］．中國科學（D輯），28（6）：564—573．

QIANG Zu-ji，LIN Chang-gong，LI Ling-zhi，et al．1998．Satellite infrared brightness temperature anomaly：Earthquake imminent precursor［J］．Science in China（Ser D），28（6）：564—573（in Chinese）．

強祖基，姚清林，魏樂軍，等．2009．從震前衛(wèi)星熱紅外圖像看中國現(xiàn)今構(gòu)造應力場特征［J］．地球?qū)W報，30（6）：873—884．

QIANG Zu-ji，YAO Qing-lin，WEI Le-jun，et al．2009．The characteristic of current stress hot field by satellite thermal infrared image in China［J］．Acta Geoscientica Sinica，30（6）：873—884（in Chinese）．

屈春燕，馬瑾，單新建．2006a．一次衛(wèi)星熱紅外地震異常前兆現(xiàn)象的證偽［J］．地球物理學報，49（2）：490—495．

QU Chun-yan，MA Jin，SHAN Xin-jian．2006a．Counterevidence for an earthquake precursor of satellite thermal infrared anomalies［J］．Chinese J Geophys，49（2）：490—495（in Chinese）．

屈春燕，單新建，馬瑾．2006b．紅河斷裂熱紅外高溫條帶的成因及其與地震活動性關(guān)系的探討［J］．地震學報，28（1）：91—97．

QU Chun-yan，SHAN Xin-jian，MA Jin．2006b．Formation cause of thermal infrared high temperature belt along Honghe Fault and its relation to earthquakes［J］．Acta Seismologica Sinica，28（1）：91—97（in Chinese）．

屈春燕，單新建，馬瑾．2006c．地震活動性熱紅外異常提取方法研究［J］．地球科學進展，21（7）：699—705．

QU Chun-yan，SHAN Xin-jian，MA Jin．2006c．Study on the methods for extracting earthquake thermal infrared anomaly［J］．Adv in Earth Sci，21（7）：699—705（in Chinese）．

單新建，李建華，馬超．2005．昆侖山口西MS8.1地震地表破裂帶高分辨率衛(wèi)星影像特征研究［J］．地球物理學報，48（2）：321—326．

SHAN Xin-jian，LI Jian-hua，MA Chao．2005．Study on the feature of surface rupture zone of the West of Kunlunshan Pass earthquake（MS8.1）with high spatial resolution satellite images［J］．Chinese J Geophys，48（2）：321—326（in Chinese）．

吳立新，劉善軍，吳育華，等．2004．巖石壓剪破裂的熱紅外輻射規(guī)律及其地震前兆意義［J］．巖石力學與工程學報，23（4）：539—544．

WU Li-xin，LIU Shan-jun WU Yu-hua，et al．2004．Laws of thermal infared radiation from compressively-sheared fracturing of rock and its meanings for earthquake omens［J］．Chinese J Rock Mech Eng，23（4）：539—544（in Chinese）．

曾祥方，羅艷，韓立波，等．2013.2013年4月20日四川蘆山MS7.0地震：一個高角度逆沖地震［J］．地球物理學報，56（4）：1418—1424．

ZENG Xiang-fang，LUO Yan，HAN Li-bo，et al．2013．The Lushan MS7.0 earthquake on 20 April 2013：A high-angle thrust event［J］．Chinese J Geophys，56（4）：1418—1424（in Chinese）．

張元生，郭曉，魏從信，等．2011．日本9級和緬甸7.2級地震熱輻射表現(xiàn)特征［J］．地球物理學報，54（10）：2575—2580．

ZHANG Yuan-sheng，GUO Xiao，WEI Cong-xin，et al．2011．The characteristics of seismic thermal radiation of Japan MS9.0 and Myanmar MS7.2 earthquake［J］．Chinese J Geophys，54（10）：2575—2580（in Chinese）．

張元生，郭曉，鐘美嬌，等．2010．汶川地震衛(wèi)星熱紅外亮溫變化［J］．科學通報，55（10）：904—910．

ZHANG Yuan-sheng，GUO Xiao，ZHONG Mei-jiao，et al．2010．Wenchuan earthquake：Brightness temperature changes from satellite infrared information［J］．Chinese Sci Bull，55（18）：1917—1924．

Blackett M，Wooster M J，Malamud B D．2011．Exploring land surface temperature earthquake precursors：A focus on the Gujarat（India）earthquake of 2001［J］．Geophys Res Lett，38：L15303．

Carreno E，Capote R，Yague A，et al．2001．Observations of thermal anomaly associated to seismic activity from remote sensing［J］．General Assembly of European Seismology Commission，Portugal，265—269．

Cicerone R D，Ebel J E，Britton J．2009．A systematic compilation of earthquake precursors［J］．Tectonophysics，476：371—396．

Farge M．1992．Wavelet transform and their applications to turbulence［J］．Annu Rev Fluid Mech，24（1）：395—458．Filizzola C，Pergola N，Pietrapertosa C，et al．2004．Robust satellite techniques for seismically active areas monitoring：A sensitivity analysis on September 7，1999 Athens’s earthquake［J］．Physics and Chemistry of the Earth，29：517—527．

Gorny V I，Salman A G，Tronin A A，et al．1988．The earth’s outgoing IR radiation as an indicator of seismic activity［J］．Proc Acad Sci USSR，301：67—69．

Kumar P，F(xiàn)oufoula E．1997．Wavelet analysis for geophysical applications［J］．Rev Geophys，35（4）：385—412．

Lachenbruch A H，Sass J H．1992．Heat flow from Cajon Pass，fault strength and tectonic implications［J］．Geophys Res，97：4995—5015．

Ouzounov D，F(xiàn)reund F．2004．Mid-infrared emission prior to strong earthquakes analyzed by remote sensing data［J］．Adv Space Res，33：268—273．

Thomas D．1988．Geochemical precursors to seismic activity［J］．Pure App Geophys，126：241—266．

Torrence C，Compo G P．1998．A practical guide to wavelet analysis［J］．Bull Amer Meteorol Soc，79：61—78．

Tronin A A．1996．Satellite thermal survey－A new tool for the study of seismoactive regions［J］．Int J Remote Sens，17：1439—1455．

Tronin A A．2000．Thermal IR satellite sensor data application for earthquake research in China［J］．Int J Remote Sens，21：3169—3177．

Tronin A A，Hayakawa M，Molchanov O A．2002．Thermal IR satellite data application for earthquake research in Japan and China［J］．J Geodyn，33：519—534．

Xie T，Kang C L，Ma W Y．2013．Thermal infrared brightness temperature anomalies associated with Yushu（China）earthquake on 14 April［J］．Nat Hazards Earth Syst Sci，13：1105—1111．

Abstract

Lushan M7.0 earthquake occurred in Lushan County，Ya’an City，Sichuan Province of China，on 20 April 2013，causing 196 deaths，23 people missing and more than 12 thousands of people injured．In order to analyze the possible seismic brightness temperature anomalies which might be associated with Lushan earthquake，daily brightness temperature data are collected from Chinese geostationary meteorological satellite FY－2E，for the period from 20 April 2011 to 19 April 2013 and the geographical extent of 25°～35°N latitude and 98°～108°E longitude．Continuous wavelet transform method is used to analyze the power spectrum of brightness temperature data，for its good resolution both in time and frequency domains．The results show that relative wavelet power spectrum（RWPS）anomalies appeared since 15 January 2013 and still lasted on 19 April．Anomalies firstly appeared at the middle part of Longmenshan Fault zone．Then，they gradually spread towards southwestern part of Longmenshan Fault．Anomalies also appeared along the Xianshuihe Fault since about 1 March．Eventually，anomalies gathered at the intersection zone of Longmenshan and Xianshuihe Faults．The anomalous area and RWPS amplitude increased since the appearance of anomalies and reached maximum in late March．Anomalies attenuated with earthquake approaching，and eventually the earthquake occurred at the southeastern edge of anomalous area．Lushan earthquake was the only obvious geological event within the anomalous area during the time period，so the anomalous changes of RWPS are possibly associated to the earthquake．

POSSIBLE THERMAL BRIGHTNESS TEMPERATURE ANOMALIES ASSOCIATED WITH THE LUSHAN（CHINA）M7.0 EARTHQUAKE ON 20 APRIL 2013

XIE Tao1，2）ZHENG Xiao-dong1）KANG Chun-li2）MA Wei-yu2）LU Jun2）
1）Research Institute of Petroteum Exploration and Development，PetroChina，Beijing100083，China
2）China Earthquake Networks Center，Beijing100045，China

Lushan earthquake，brightness temperature，thermal anomalies，wavelet transform，relative wavelet power spectrum

P315．72

A文獻標識碼：0253－4967（2015）01－0149－13

10．3969／j．issn．0253－4967．2015．01．012

解滔，男，1986年生，2011年在中國地震局蘭州地震研究所獲理學碩士學位，助理研究員，目前主要從事地震電磁學及衛(wèi)星遙感應用研究，電話：010－59959144，E－mail：xtaolake＠163．com。

2013－09－01收稿，2014－07－27改回。

“十二五”國家科技支撐計劃項目（2012BAK19B0203）和中國地震局震情跟蹤課題（2014020402）共同資助。