荊 鳳 申旭輝 王 輝 康春麗 熊 攀

1) 中國北京100036中國地震局地震預(yù)測研究所2) 中國北京100085中國地震局地殼應(yīng)力研究所3) 中國北京100045中國地震臺網(wǎng)中心

?

2015年尼泊爾MS8.1地震紅外特征分析*

1) 中國北京100036中國地震局地震預(yù)測研究所2) 中國北京100085中國地震局地殼應(yīng)力研究所3) 中國北京100045中國地震臺網(wǎng)中心

本文利用改進(jìn)的紅外異常魯棒估算(RETIRA)法對2015年尼泊爾MS8.1地震震區(qū)2007年1月—2015年8月共104個(gè)月的NOAA長波輻射日數(shù)據(jù)進(jìn)行了處理， 獲得了該地震前后的紅外輻射變化． 結(jié)果顯示， 在長達(dá)3158天的時(shí)間尺度內(nèi)， 尼泊爾地震破裂面區(qū)域的長波輻射值僅在震前半年內(nèi)呈現(xiàn)顯著的異常變化． 進(jìn)一步對喜馬拉雅構(gòu)造帶的分段研究表明： 震前長波輻射異常出現(xiàn)在尼泊爾地震震中以西區(qū)域， 說明地震孕育過程中喜馬拉雅構(gòu)造帶西側(cè)的應(yīng)力積累高于東側(cè)， 這與前人利用GPS觀測資料所得到的該區(qū)域應(yīng)變積累特征一致； 長波輻射異常的空間分布主要集中在喜馬拉雅構(gòu)造帶南部， 這一結(jié)果與地震震源機(jī)制所顯示的發(fā)震斷層南部區(qū)域?yàn)閿鄬訅嚎s區(qū)、 北部為斷層拉張區(qū)的應(yīng)力狀態(tài)相吻合． 因此， 綜合考慮檢測到的長波輻射異常所呈現(xiàn)的空間和時(shí)間特征， 本文認(rèn)為該異常與尼泊爾MS8.1地震有關(guān)．

尼泊爾MS8.1地震 長波輻射(OLR) 地震紅外異常

引言

自20世紀(jì)80年代前蘇聯(lián)科學(xué)家在紅外遙感影像上第一次發(fā)現(xiàn)紅外異常與地震的關(guān)系(Gornyietal, 1988)后， 衛(wèi)星紅外技術(shù)以其能夠探測到大范圍的、 連續(xù)的地表-云頂熱輻射變化的優(yōu)勢， 成為各國科研人員研究地震前兆的重要手段之一． 眾多震例研究結(jié)果(Ouzounovetal， 2007； Pandaetal， 2007； Qinetal， 2012； Wuetal， 2012； 郭曉等， 2013； Jingetal， 2013； Genzanoetal， 2015)表明， 衛(wèi)星紅外數(shù)據(jù)能夠有效地捕捉到地震孕育過程中伴隨的“熱”異常信息． 這些“熱”異常信息具有共同特點(diǎn)： 在時(shí)間上， 多出現(xiàn)在震前數(shù)月或數(shù)天； 在空間上， 異常區(qū)域范圍較大， 可達(dá)數(shù)萬平方千米； 在強(qiáng)度上， 并非簡單得與震級成正比， 但通常M>7.0地震前的紅外異常更加明顯(荊鳳等， 2012)．

2015年4月25日尼泊爾發(fā)生MS8.1地震， 震中位于(28.2°N， 84.7°E)， 震源深度約20 km． 該地震發(fā)生在印度板塊與歐亞板塊交界的喜馬拉雅構(gòu)造帶上， 是印度板塊低角度俯沖到歐亞板塊下的結(jié)果． 喜馬拉雅構(gòu)造帶由于受到印度板塊NE向的俯沖和擠壓作用， 地震活動強(qiáng)烈， 曾發(fā)生過多次M≥8.0地震(鄧起東等， 2014)． 該構(gòu)造帶從北到南由主中央斷裂、 主邊界斷裂和主前緣斷裂3條大型逆斷裂組成， 這些斷裂由距離喜馬拉雅山區(qū)南部約20 km的主喜馬拉雅逆沖(main Himalayan thrust， 簡寫為MHT)斷裂所控制． 尼泊爾MS8.1地震的主震震源點(diǎn)位于MHT上(趙文津， 2015)， 震源機(jī)制顯示該地震的破裂方式為NW-SE向的單側(cè)破裂(郭祥云等， 2015)．

本文擬整理和分析尼泊爾地震震區(qū)2007年1月—2015年8月的美國NOAA衛(wèi)星長波輻射(outgoing longwave radiation， 簡寫為OLR)數(shù)據(jù)， 以獲取地震破裂面及板塊邊界上長波輻射異常變化指數(shù)長達(dá)3158天的時(shí)間序列， 對該地震前長波輻射異常的時(shí)空特征進(jìn)行研究， 并結(jié)合震源機(jī)制及GPS觀測資料等， 對紅外異常與應(yīng)力變化的關(guān)系進(jìn)行初步探討．

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 長波輻射數(shù)據(jù)介紹

NOAA OLR數(shù)據(jù)產(chǎn)品是極軌衛(wèi)星搭載的輻射測量儀在紅外窗區(qū)通道(10.5—12.5 μm)對地球表面和大氣進(jìn)行掃描所獲得的數(shù)據(jù)， 經(jīng)過定位和定標(biāo)處理后， 由普朗克公式計(jì)算出紅外通道的亮溫， 將其與大型氣象實(shí)驗(yàn)衛(wèi)星NIMBUS獲取的4—50 μm寬波段總測值進(jìn)行匹配， 進(jìn)而將紅外窗區(qū)窄波段測定的亮溫值轉(zhuǎn)換成寬波段的總測值， 再依據(jù)斯蒂芬-波爾茲曼公式計(jì)算出相應(yīng)的輻射通量密度． NOAA OLR數(shù)據(jù)產(chǎn)品的生成采用時(shí)間-空間內(nèi)插法， 即首先對初始數(shù)據(jù)按照一定的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行預(yù)處理， 再分別對白天和夜晚的觀測值以先進(jìn)行時(shí)間內(nèi)插、 后進(jìn)行空間內(nèi)插的次序來填補(bǔ)缺測值． 目前OLR數(shù)據(jù)產(chǎn)品的平均誤差為11 W/m2(Liebmann， Smith， 1996)．

長波輻射能夠反映地氣系統(tǒng)的能量輻射， 同時(shí)也受地表溫度、 大氣溫度、 水汽和云量等的影響， 因此， 該數(shù)據(jù)能夠反映地表與大氣層之間的能量變化情況(Ohringetal， 1984)． 本文使用的NOAA OLR數(shù)據(jù)產(chǎn)品空間分辨率為1.0°×1.0°， 考慮到白天太陽輻射和人類活動等會造成干擾， 所以僅選取夜間數(shù)據(jù)．

1.2 改進(jìn)的紅外異常魯棒估算(RETIRA)法

圖1 2015年尼泊爾MS8.1地震震區(qū)高程分布星號為震中位置， 紅色實(shí)線為喜馬拉雅構(gòu)造帶， 下同. 黑色實(shí)線為高程劃分線， 黃色實(shí)線為本文對板塊邊界分段研究的分段位置Fig.1 The elevation distribution of the Nepal MS8.1 seismic zone in 2015Star indicates the epicenter， red line indicates Himalayan tectonic zone， the same below. Black line divides the different elevation regions, yellow lines indicate the segment of the plate boundary in this study

目前， 利用紅外數(shù)據(jù)開展地震異常特征研究的一個(gè)基本思路是通過對比無震時(shí)期的紅外數(shù)據(jù)來獲得紅外異常變化， 并根據(jù)異常變化的強(qiáng)度及其空間分布特征來判斷是否為地震異常． 而衛(wèi)星紅外數(shù)據(jù)變化往往受下墊面類型、 高程等因素的影響， 不同類型下墊面紅外數(shù)據(jù)的變化幅度往往存在較大差異． Tramutoli等(2005)針對該問題， 提出了一種紅外異常魯棒估算(robust estimator of thermal infrared radiation anomalies, 簡寫為RETIRA)因子算法用于檢測地震異常， 該因子將陸地與海水區(qū)分開， 分別建立背景參考場， 進(jìn)而消除不同區(qū)域由于氣象和季節(jié)所帶來的異常干擾． 除水體和陸地具有顯著的紅外變化差異外， 陸地地區(qū)高程的差異(如山區(qū)和平原)也會引起紅外輻射的顯著差異． Strahler和Strahler(1978)的研究表明， 氣溫隨高程的增加而降低， 其平均值為6.4 ℃/km． 馬曉靜等(2008)利用衛(wèi)星紅外亮溫的研究結(jié)果表明， 我國青藏高原地區(qū)亮溫梯度的變化范圍為1.4—3.75 ℃/km．

基于此， 本文對RETIRA法進(jìn)行了改進(jìn)， 通過對陸地區(qū)域按照不同高程進(jìn)行劃分， 進(jìn)而構(gòu)建不同高程區(qū)的背景場來獲得不同區(qū)域的紅外變化信息． 具體作法為將地形數(shù)據(jù)按照1.0°×1.0°(與長波輻射空間分辨率相同)進(jìn)行網(wǎng)格化， 首先依據(jù)單個(gè)網(wǎng)格內(nèi)高程均值將其進(jìn)行劃分， 如圖1黑色實(shí)線所示， 其次再對各像素進(jìn)行運(yùn)算處理以獲得每個(gè)位置的長波輻射變化情況， 具體計(jì)算過程為

(1)

(2)

式中，T(p, t)為t時(shí)刻p像元的長波輻射值，Tt為t時(shí)刻某高程區(qū)的長波輻射均值， ΔT(p, t)為p像元相對于該像元所屬高程區(qū)的長波輻射變化量，Tab(p, t)為t時(shí)刻p像元的長波輻射異常變化指數(shù)，μΔT(p, t)為長時(shí)間尺度的ΔT(p, t)均值，σΔT(p, t)為長時(shí)間尺度的ΔT(p, t)標(biāo)準(zhǔn)偏差． 異常判斷依據(jù)統(tǒng)計(jì)學(xué)上的3σ準(zhǔn)則來確定， 該準(zhǔn)則認(rèn)為超出檢測數(shù)據(jù)均值與3σ之和的數(shù)據(jù)不超過數(shù)據(jù)總數(shù)的0.3%， 可判斷其為異常值， 因此， 將均值與3σ之和作為判斷數(shù)據(jù)變化是否異常的閾值．

2 結(jié)果與分析

2.1 時(shí)序特征分析

根據(jù)2015年尼泊爾MS8.1地震破裂過程的反演結(jié)果(張勇等， 2015)， 本文計(jì)算了2007年1月—2015年8月覆蓋斷層破裂面在地面投影(地震破裂面)像元的長波輻射異常變化指數(shù)， 如圖2所示． 可以看出， 8年多的時(shí)間內(nèi)， 長波輻射異常變化指數(shù)僅在2015年尼泊爾地震前出現(xiàn)突破閾值的現(xiàn)象， 最高接近8， 異常出現(xiàn)的時(shí)間開始于2014年10月上旬， 即地震發(fā)生前半年在地震破裂面區(qū)域出現(xiàn)異常．

圖2 尼泊爾MS8.1地震破裂面長波輻射(OLR)異常變化指數(shù)的時(shí)間序列， 灰色實(shí)線為閾值線

尼泊爾地震是發(fā)生在板塊交界處的逆斷層型地震， 基于此， 我們對板塊邊界的喜馬拉雅構(gòu)造帶(圖1中紅色實(shí)線)的長波輻射數(shù)據(jù)進(jìn)行了分段分析． 根據(jù)緯向分布將其分為A，B，C等3個(gè)部分(圖1中黃色實(shí)線)， 對2007年1月—2015年8月期間各段長波輻射異常變化指數(shù)的均值進(jìn)行分析， 結(jié)果如圖3所示． 可以看出， 喜馬拉雅構(gòu)造帶A，B兩段長波輻射異常變化指數(shù)在2015年尼泊爾地震前顯著增強(qiáng)(圖3a， b)， 異常出現(xiàn)的時(shí)間與地震破裂面長波輻射異常出現(xiàn)的時(shí)間一致， 而C段的長波輻射變化則相對平穩(wěn)(圖3c)．

考慮到尼泊爾地震區(qū)高程變化及板塊邊界位置大致沿緯向分布， 又對該區(qū)域內(nèi)各緯向上的長波輻射異常變化指數(shù)的時(shí)間序列進(jìn)行分析． 圖4給出了尼泊爾地震震中所在緯度的28°N長波輻射異常變化指數(shù)的時(shí)間序列. 可以看出， 在104個(gè)月內(nèi)， 該指數(shù)僅在尼泊爾地震前出現(xiàn)高值異常． 為進(jìn)一步了解異常的分布特征， 對2014年和2015年沿28°N的長波輻射異常變化指數(shù)時(shí)間序列進(jìn)行放大(圖4b)， 結(jié)果顯示異常出現(xiàn)的時(shí)間為2014年下半年(震前半年)， 異常斷續(xù)出現(xiàn)， 且主要分布在震中以西， 震后則逐漸消失．

圖3 2007—2015年喜馬拉雅構(gòu)造帶長波輻射異常變化指數(shù)的時(shí)間序列. 箭頭指示異常變化

圖4 尼泊爾地震震區(qū)沿28°N的長波輻射異常變化指數(shù)時(shí)間序列， 橢圓區(qū)為異常區(qū)

2.2 空間特征分析

通過對長時(shí)間序列的數(shù)據(jù)分析獲得了尼泊爾地震長波輻射異常出現(xiàn)的時(shí)間及大致方位. 為了進(jìn)一步明確該異常的空間位置， 需對長波輻射異常變化指數(shù)的空間分布進(jìn)行分析．

本文首先計(jì)算研究區(qū)長波輻射異常變化指數(shù)的逐月累加值， 如圖5所示． 累加值能夠反映異常在某個(gè)固定位置的強(qiáng)度． 從研究區(qū)全區(qū)來看， 異常出現(xiàn)的時(shí)間為2014年10月

圖5 尼泊爾MS8.1地震前、 后長波輻射異?？臻g分布的逐月變化

圖6 尼泊爾MS8.1地震長波輻射平均異常的空間分布Fig.6 The spatial distribution of average OLR anomalies caused by MS8.1 Nepal earthquake

(震前半年)， 這與前面對地震破裂面、 板塊邊界構(gòu)造帶以及震中緯向長波輻射異常變化指數(shù)的長時(shí)間序列分析所獲得的異常出現(xiàn)時(shí)間一致． 而從異常出現(xiàn)的空間位置來看， 異常最初出現(xiàn)在尼泊爾地震震中以西， 且沿板塊邊界分布； 2014年11月異常則正好出現(xiàn)在尼泊爾地震震中位置； 之后幾個(gè)月異常連續(xù)出現(xiàn)， 且多位于板塊邊界及其以南地區(qū)， 直至震后基本消失．

在此基礎(chǔ)上， 本文又計(jì)算了2007年1月—2015年8月研究區(qū)內(nèi)各點(diǎn)位所有長波輻射異常變化指數(shù)大于設(shè)定閾值的均值， 其中設(shè)定閾值為該點(diǎn)位上所有數(shù)據(jù)均值與3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差之和． 計(jì)算結(jié)果代表了該時(shí)間段內(nèi)長波輻射增強(qiáng)的平均幅度和空間位置， 如圖6所示． 可以看出， 最大值出現(xiàn)在尼泊爾地震以西和以南地區(qū)， 且恰好分布在板塊邊界構(gòu)造帶上．

3 討論與結(jié)論

2015年尼泊爾MS8.1地震發(fā)生在印度板塊與歐亞板塊交界的喜馬拉雅構(gòu)造帶上． 印度板塊以40 mm/a的速度向北運(yùn)動， 其中1/3以上的縮短量被喜馬拉雅構(gòu)造帶所吸收， 因此， 該構(gòu)造帶為應(yīng)力高度集中區(qū)(趙文津， 2015)． 尼泊爾地震正是由于印度板塊和歐亞板塊沿南北向的持續(xù)匯聚使得主喜馬拉雅逆沖斷層帶上的應(yīng)力不斷積累， 并超過巖層摩擦阻力而發(fā)生的破裂地震(郭祥云等， 2015)． 已有研究表明， 地殼應(yīng)力變化與地表“熱”場之間有很強(qiáng)的相關(guān)性(陳順云等， 2009， 2014)， 因此， 本研究檢測到的出現(xiàn)在尼泊爾地震震前高應(yīng)力區(qū)的“熱”異常對理解“熱”前兆機(jī)理具有重要意義．

目前， 學(xué)術(shù)界對于地震“熱”前兆還存在爭論， 主要集中在所謂的異常只在地震前出現(xiàn)， 還是在任何時(shí)候都有可能出現(xiàn)． Eneva等(2008)通過對美國加州2000—2007年衛(wèi)星紅外數(shù)據(jù)的分析指出震前溫度增強(qiáng)只是偶然現(xiàn)象， 在無震時(shí)也會出現(xiàn)， 認(rèn)為紅外輻射異常與地震間的關(guān)聯(lián)性并不確定． 之后， Tramutoli(2011)認(rèn)為Eneva等(2008)的結(jié)果雖然考慮了對長時(shí)間序列衛(wèi)星紅外數(shù)據(jù)的分析， 但并未考慮紅外異常的時(shí)空關(guān)系， 而這對于確定地震異常至關(guān)重要． Eleftheriou等(2016)以希臘為試驗(yàn)區(qū)， 分析了2004—2013年紅外異常與M≥4.0地震的關(guān)系， 結(jié)果顯示識別出的異常在地震時(shí)空窗內(nèi)的比例超過93%． 因此， 地震紅外異常檢測應(yīng)該從時(shí)間和空間上同時(shí)考慮．

本文分析了尼泊爾地震前后104個(gè)月共3 158天的長波輻射日數(shù)據(jù)， 結(jié)果表明， 僅在尼泊爾地震發(fā)生半年前出現(xiàn)顯著異常， 且幅度較高， 遠(yuǎn)超過3倍標(biāo)準(zhǔn)偏差的閾值線， 而通過檢索地震目錄， 在104個(gè)月內(nèi)在板塊邊界及周邊地區(qū)僅發(fā)生這一次M>7.0地震， 在時(shí)間窗上與地震吻合， 可以認(rèn)為這種變化并不是一次隨機(jī)事件． 從異常出現(xiàn)的空間位置來看， 長波輻射增強(qiáng)主要集中在喜馬拉雅構(gòu)造帶西段及其以南區(qū)域． 由于地殼應(yīng)力狀態(tài)與地表“熱”場之間有很強(qiáng)的相關(guān)性(陳順云等， 2009， 2014)， 構(gòu)造帶西段出現(xiàn)的異常現(xiàn)象可以用GPS觀測資料顯示的喜馬拉雅構(gòu)造帶的震前面應(yīng)變率西部高于東部來解釋(蘇小寧等， 2015). 此外， 巖石力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果(陳順云等， 2009)表明巖石受擠壓溫度上升， 拉張溫度下降． 尼泊爾地震的震源機(jī)制顯示發(fā)震斷層南部區(qū)域?yàn)閿鄬訅嚎s區(qū)， 北部為斷層拉張區(qū)， 因此， 檢測到的異常多集中在喜馬拉雅構(gòu)造帶南部這一結(jié)果與震源機(jī)制和力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果均吻合． 綜上， 本研究檢測到的長波輻射異常均位于2015年尼泊爾地震的時(shí)空窗內(nèi)．

此外， 本文提出的改進(jìn)的RETIRA法通過對不同高程等級像素的歸一化處理， 進(jìn)一步削弱了地形變化對紅外輻射的影響， 在尼泊爾地震應(yīng)用中有效地獲取了震前紅外異常的時(shí)空變化信息． 在實(shí)際地震監(jiān)測應(yīng)用中， 可根據(jù)板塊分區(qū)或重點(diǎn)地震監(jiān)視區(qū)劃分等獲取不同區(qū)域的紅外輻射背景變化， 進(jìn)而對每個(gè)區(qū)域的紅外輻射異常變化進(jìn)行跟蹤研究． 特別值得指出的是， 本研究所使用的長波輻射數(shù)據(jù)主要反映云頂輻射信息， 不需要進(jìn)行去云處理， 如果將該方法應(yīng)用于紅外亮溫?cái)?shù)據(jù)則必須在計(jì)算前進(jìn)行去云處理， 可能會造成數(shù)據(jù)在時(shí)間上的不連續(xù)(有云數(shù)據(jù)被剔除)， 因此， 若應(yīng)用于紅外亮溫?cái)?shù)據(jù)可考慮使用高時(shí)間分辨率的靜止衛(wèi)星紅外數(shù)據(jù)．

美國國家海洋和大氣管理局地球系統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)室提供了極軌長波輻射數(shù)據(jù)， 作者在此表示感謝．

陳順云, 劉力強(qiáng), 劉培洵, 馬瑾, 陳國強(qiáng). 2009. 應(yīng)力應(yīng)變與溫度響應(yīng)關(guān)系的理論與實(shí)驗(yàn)研究[J]. 中國科學(xué)： D輯, 39(10): 1446--1455.

Chen S Y, Liu L Q, Liu P X, Ma J, Chen G Q. 2009. Theoretical and experimental study on relationship between stress-strain and temperature variation[J].ScienceinChina：SeriesD, 52(11): 1825--1834.

陳順云, 馬瑾, 劉培洵, 劉力強(qiáng), 扈小燕, 任雅瓊. 2014. 利用衛(wèi)星遙感熱場信息探索現(xiàn)今構(gòu)造活動: 以汶川地震為例[J]. 地震地質(zhì), 36(3): 775--793.

Chen S Y, Ma J, Liu P X, Liu L Q, Hu X Y, Ren Y Q. 2014. Exploring the current tectonic activity with satellite remote sensing thermal information: A case of the Wenchuan earthquake[J].SeismologyandGeology, 36(3): 775--793 (in Chinese).

鄧起東, 程紹平, 馬冀, 杜鵬. 2014. 青藏高原地震活動特征及當(dāng)前地震活動形勢[J]. 地球物理學(xué)報(bào), 57(7): 2025--2042.

Deng Q D, Cheng S P, Ma J, Du P. 2014. Seismic activities and earthquake potential in the Tibetan Plateau[J].ChineseJournalofGeophysics, 57(7): 2025--2042 (in Chinese).

郭曉, 張?jiān)? 魏從信, 鐘美嬌, 張璇. 2013. 蘆山MS7.0 地震長波輻射異?，F(xiàn)象[J]. 地震學(xué)報(bào), 35(5): 731--737.

Guo X, Zhang Y S, Wei C X, Zhong M J, Zhang X. 2013. OLR anomalies for the LushanMS7.0 earthquake[J].ActaSeismologicaSinica, 35(5): 731--737 (in Chinese).

郭祥云, 陳運(yùn)泰, 房立華, 劉瑞豐. 2015. 2015年4月25日尼泊爾MW7.9地震的震源機(jī)制[J]. 地震學(xué)報(bào), 37(4): 705--707.

Guo X Y, Chen Y T, Fang L H, Liu R F. 2015. Focal mechanism of the NepalMW7.9 earthquake on 25 April 2015[J].ActaSeismologicaSinica, 37(4): 705--707 (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).

馬曉靜, 鄧志輝, 陳梅花, 祖金華, 王煜. 2008. 中國大陸衛(wèi)星紅外亮溫與海拔高度關(guān)系的研究[J]. 地震地質(zhì), 30(2): 562--572.

Ma X J, Deng Z H, Chen M H, Zu J H, Wang Y. 2008. Study on the relationship between the satellite infrared brightness temperature and ground elevation in the mainland of China[J].SeismologyandGeology, 30(2): 562--572 (in Chinese).

蘇小寧, 王振, 孟國杰, 徐婉楨, 任金衛(wèi). 2015. GPS觀測的2015年尼泊爾MS8.1級地震震前應(yīng)變積累及同震變形特征[J]. 科學(xué)通報(bào), 60(22): 2115--2123.

Su X N, Wang Z, Meng G J, Xu W Z, Ren J W. 2015. Pre-seismic strain accumulation and co-seismic deformation of the 2015 NepalMS8.1 earthquake observed by GPS[J].ChineseScienceBulletin, 60(22): 2115--2123 (in Chinese).

張勇, 許力生, 陳運(yùn)泰. 2015. 2015年尼泊爾MW7.9地震破裂過程: 快速反演與初步聯(lián)合反演[J]. 地球物理學(xué)報(bào), 58(5): 1804--1811.

Zhang Y, Xu L S, Chen Y T. 2015. Rupture process of the 2015 NepalMW7.9 earthquake: Fast inversion and prelimi-nary joint inversion[J].ChineseJournalofGeophysics, 58(5): 1804--1811 (in Chinese).

趙文津. 2015. 尼泊爾大地震發(fā)生的構(gòu)造背景及發(fā)展趨勢[J]. 科學(xué)通報(bào), 60(21): 1953--1957.

Zhao W J. 2015. Geological background of the Nepal’sMS8.1 earthquake and its trend in the future[J].ChineseScienceBulletin, 60(21): 1953--1957 (in Chinese).

Eleftheriou A, Filizzola C, Genzano N, Lacava T, Lisi M, Paciello R Pergola N, Vallianatos F, Tramutoli V. 2016. Long-term RST analysis of anomalous TIR sequences in relation with earthquakes occurred in Greece in the period 2004—2013[J].PureApplGeophys, 173(1): 285--303.

Eneva M, Adams D, Wechsler N, Ben-Zion Y, Dor O. 2008.ThermalPropertiesofFaultsinSouthernCaliforniaFromRemoteSensingData[R]. SAIC. NO. NNH05CC13C, 70.

Genzano N, Filizzola C, Paciello R, Pergola N, Tramutoli V. 2015. Robust Satellite Techniques (RST) for monitoring earthquake prone areas by satellite TIR observations: The case of 1999 Chi-Chi earthquake (Taiwan)[J].JAsianEarthSci, 114: 289--298. doi: 10.1016/j.jseaes.2015.02.010.

Gornyi V I, Salman A G, Tronin A A, Shilin B V. 1988. The Earth’s outgoing IR radiation as an indicator of seismic activity[J].ProcAcadSciUSSR, 301(1): 67--69.

Jing F, Shen X H, Kang C L, Xiong P. 2013. Variations of multi-parameter observations in atmosphere related to earthquake[J].NatHazardsEarthSystSci, 13(1): 27--33.

Liebmann B, Smith C A. 1996. Description of a complete (interpolated) outgoing longwave radiation dataset[J].BullAmerMeteorSoc, 77(6): 1275--1277.

Ohring G, Gruber A, Ellingson R. 1984. Satellite determinations of the relationship between total longwave radiation flux and infrared window radiance[J].JClimateApplMeteor, 23(3): 416--425.

Ouzounov D, Liu D F, Kang C L, Cervone G, Kafatos M, Taylor P. 2007. Outgoing long wave radiation variability from IR satellite data prior to major earthquakes[J].Tectonophysics, 431(1/2/3/4): 211--220.

Panda S K, Choudhury S, Saraf A K, Das J D. 2007. MODIS land surface temperature data detects thermal anomaly preceding 8 October 2005 Kashmir earthquake[J].IntJRemoteSens, 28(20): 4587--4596.

Qin K, Wu L X, De Santis A, Meng J, Ma W Y, Cianchini G. 2012. Quasi-synchronous multi-parameter anomalies associated with the 2010—2011 New Zealand earthquake sequence[J].NatHazardsEarthSystSci, 12(4): 1059--1072.

Strahler A N, Strahler A H. 1978.ModernPhysicalGeography[M]. New York: John Wiley & Sons, Inc: 1--502.

Tramutoli V, Cuomo V, Filizzola C, Pergola N, Pietrapertosa C. 2005. Assessing the potential of thermal infrared satellite surveys for monitoring seismically active areas: The case of Kocaeli (Izmit) earthquake, August 17, 1999[J].RemoteSensEnviron, 96(3/4): 409--426.

Tramutoli V. 2011. Comments on: Thermal properties of faults in southern California from remote sensing data[R/OL]. [2015-03-03]. http:∥www.researchgate.net/publication/272348754.

Wu L X, Qin K, Liu S J. 2012. GEOSS-based thermal parameters analysis for earthquake anomaly recognition[J].ProcIEEE, 100(10): 2891--2907.

Infrared characteristics analysis of the 2015 NepalMS8.1 earthquake

1)InstituteofEarthquakeScience,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100036,China2)InstituteofCrustalDynamics,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100085,China3)ChinaEarthquakeNetworksCenter,Beijing100045,China

The infrared radiation variation of the 2015 NepalMS8.1 earthquake were analyzed by using improved robust estimator of thermal infrared radiation anomalies (RETIRA) method based on NOAA outgoing longwave radiation (OLR) daily data from January 2007 to August 2015. The results show that the significant OLR anomalies over the earthquake rupture surface only appeared half a year before the event in long-term scale (3158 days). And the study on the Himalayan tectonic segmentation in this paper shows that the OLR anomalies appeared to the west of the epicentral area, revealing that the stress concentration on the west side of Himalayan tectonic zone is higher than that of the east during the seismogenic process, which is consistent with the stress variation characteristic based on GPS observation by other researches. The spatial distribution of OLR anomalies were mainly concentrated on the southern Himalayan tectonic zone, which is in agreement with the compressional zone in the southern region and the extensional zone in the northern region of the seismogenic obtained from the focal mechanism. Considering the spatio-temporal characteristics of OLR anomaly variation, the anomalies detected in this study were considered to be related with the NepalMS8.1 earthquake.

NepalMS8.1 earthquake； outgoing longwave radiation； seismic thermal infrared anomaly

中國地震局尼泊爾地震科考專項(xiàng)和高分辨率對地觀測系統(tǒng)重大專項(xiàng)(31-Y30B09-9001-13/15)共同資助.

2015-10-12收到初稿， 2015-12-29決定采用修改稿.

e-mail: jennyfer1111@163.com

10.11939/jass.2016.03.010

P315.72

A

荊鳳， 申旭輝， 王輝， 康春麗， 熊攀. 2016. 2015年尼泊爾MS8.1地震紅外特征分析. 地震學(xué)報(bào), 38(3): 429--437. doi:10.11939/jass.2016.03.010.

Jing F, Shen X H, Wang H, Kang C L, Xiong P. 2016. Infrared characteristics analysis of the 2015 NepalMS8.1 earthquake.ActaSeismologicaSinica, 38(3): 429--437. doi:10.11939/jass.2016.03.010.