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超导重力数据检测到的2011年日本东北大地震(Mw 9.0)震前重力异常及同震重力变化

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测绘学报 2022年第1期51卷 63-70页

作者：董杰张泽宇文汉江孙文科中国测绘科学研究院北京100036 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049

高精度的超导重力数据已广泛应用于地球动力学的研究,对大地震前重力异常和同震重力变化的探测有助于震源机制和地震预警的研究,同时高精度的同震观测数据可用于断层滑动模型的反演。本文利用日本、中国及欧洲7个超导台站2011年3月的秒... 详细信息

高精度的超导重力数据已广泛应用于地球动力学的研究,对大地震前重力异常和同震重力变化的探测有助于震源机制和地震预警的研究,同时高精度的同震观测数据可用于断层滑动模型的反演。本文利用日本、中国及欧洲7个超导台站2011年3月的秒采样数据研究日本东北大地震(M_(w) 9.0)产生的重力变化,经潮汐、气压、漂移等预处理改正后,得到改正后的重力变化。对比同时段日本岛附近发生的2861次M_(b)≥4级地震,分析滤波后的重力变化数据,排除非主震的影响,发现0.12 Hz≤f≤0.18 Hz频段显示了明显的震前重力异常扰动信息,所有台站在震前89 h均开始出现重力异常扰动,Medicina站的震前最大异常扰动振幅达到28×10^(-8) m/s^(2)。另外,利用球形位错理论及地震的CMT解计算得到的地表同震重力变化理论值与超导重力观测值非常接近,同震重力变化绝对值与震中距成反比,近场站点的观测值比远场站点更接近于理论计算值,前者可作为断层反演的约束条件。

关键词：超导重力数据震前重力异常同震重力变化日本东北大地震球形位错理论

基于连续重力台观测的玛多M_(S)7.4地震的同震重力变化特征

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地震地质 2021年第4期43卷 984-998页

作者：韦进郝洪涛韩宇飞胡敏章江颖刘子维中国地震局地震研究所武汉430071 中国地震局地震大地测量重点实验室武汉430071 中国地震台网中心北京100045 湖北省地震局武汉430071

同震重力变化可为位错模型的检验和约束提供新数据。文中利用指数函数和阶跃函数法分析了玛多M_(S)7.4地震震中距≤800km的5个重力台的同震重力信号。结果显示:观测和位错模型模拟结果的方向一致性好,只是量级存在差异。通过对同震重力... 详细信息

同震重力变化可为位错模型的检验和约束提供新数据。文中利用指数函数和阶跃函数法分析了玛多M_(S)7.4地震震中距≤800km的5个重力台的同震重力信号。结果显示:观测和位错模型模拟结果的方向一致性好,只是量级存在差异。通过对同震重力变化精度的讨论,同震重力变化和GNSS垂直位移的比较,九寨沟M_(S)7.0、玛多M_(S)7.4同震重力变化空间分布的分析,以及漾濞M_(S)6.4地震对同震重力变化影响的改正,分析认为:震中距为175km的玛沁台记录到(2.9~4.0)×10^(-8)m·s^(-2)的同震重力变化;震中距为763km的中甸台在改正了漾濞地震的影响后记录到1.09×10^(-8)m·s^(-2)的同震重力变化;松潘台记录的9.1×10^(-8)m·s^(-2)的重力变化信号中应包含其他因素的影响;林芝台的负变化规律和位错模型模拟结果方向一致。综合文中的观测结果认为,玛多M_(S)7.4地震能够在175~800km的远场范围内产生约(0.5~4.0)×10^(-8)m·s^(-2)的同震重力变化信号。该结果可为未来中强地震远场产生的同震重力变化量级的判定提供参考。

关键词：玛多M_(S)7.4地震 gPhone重力仪同震重力变化位错模型

地球横向不均匀结构对地表以及空间固定点同震重力变化的影响

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地球物理学报 2012年第8期55卷 2728-2746页

作者：付广裕孙文科中国地震局地震预测研究所北京100036 中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049

本文提出一个新算法,用来高精度计算三维不均匀地球模型中地震位错引起的地表以及空间固定点同震重力变化.具体地说,我们首先把实际三维不均匀地球分解成球对称地球模型和对应的横向不均匀增量,分别进行计算,二者对应的计算结果分别称... 详细信息

本文提出一个新算法,用来高精度计算三维不均匀地球模型中地震位错引起的地表以及空间固定点同震重力变化.具体地说,我们首先把实际三维不均匀地球分解成球对称地球模型和对应的横向不均匀增量,分别进行计算,二者对应的计算结果分别称为球对称解和三维响应.由于球对称解可直接利用球对称地球模型位错理论计算得到,本文的目标是计算三维响应即地球的横向不均匀结构对同震重力变化的影响.然后,我们把三维响应再分为震源的响应和地球横向不均匀结构的响应,它们可分别借助对震源函数的扰动以及对平衡方程式的变分求解.本文推导出六个特殊点源位错引起的地表以及空间固定点同震重力变化计算公式(一个垂直走滑位错,两个相互垂直的倾滑位错,三个开裂位错),对这些公式进行适当组合就可以计算任意位置任意类型位错产生的同震重力变化,对应的计算公式同步给出.接着,依据36阶P波速度模型,我们利用岩石试验经验关系式推导出三维S波速度模型,密度模型,位场模型以及重力模型.最后,利用上述三维模型,本文计算出三种典型类型的点源位错产生的同震重力变化,结果显示三维响应与位错类型,震源深度都有关系,其最大响应占球对称解的0.5%左右,且在所有影响因素中S波速度模型影响最大.数值结果同时表明,三维响应中震源的响应与地球横向不均匀构造的响应处于同一量级.本文给出的地表和空间固定点同震重力变化计算公式可分别高精度解析地表重力和卫星重力观测数据(GRACE、GOCE等),提高大地测量数据理论解析水平.

关键词：位错理论扰动方法三维不均匀地球模型同震重力变化

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全球陆地水储量对检测同震重力变化的影响

地理空间信息 2014年第3期12卷 66-68,72页

作者：邢乐林刘晓玲郭清风中国地震局地震研究所湖北武汉430071 湖北省基础地理信息中心湖北武汉430074 湖北省测绘成果档案馆湖北武汉430074

以2011年日本Mw9.0地震为例,探讨了同震重力变化理论模拟计算所涉及到的几个关键问题,并利用GLDAS全球陆地水储量模型对GRACE卫星检测到的同震重力变化进行了修正。结果表明,水文效应变化振幅达4μGal,该影响不可忽略。

关键词：日本Mw9 0地震 GRACE 同震重力变化位错理论

利用EOF分析方法研究康定M_S6.3地震前后重力时空分布异常特征

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大地测量与地球动力学 2017年第8期37卷 864-869页

作者：韦进郝洪涛胡敏章李辉中国地震局地震研究所(地震大地测量重点实验室) 武汉市洪山侧路40号430071 武汉大学测绘学院武汉市珞喻路129号430079

对康定M_S6.3地震前后的流动重力观测数据采用正交经验函数(EOF)分析方法进行处理,分析主要模式与资料时段的M_S5.0以上地震震中位置的关系,探讨主要模式代表的物理含义。结果表明,川滇地区7期累积重力观测资料中大于200μGal的数据是... 详细信息

对康定M_S6.3地震前后的流动重力观测数据采用正交经验函数(EOF)分析方法进行处理,分析主要模式与资料时段的M_S5.0以上地震震中位置的关系,探讨主要模式代表的物理含义。结果表明,川滇地区7期累积重力观测资料中大于200μGal的数据是偶然误差的概率大于95%。第二模式规格向量和累积重力变化均具有相似的分区特征,2013~2014年6次M_S6.0以上地震和第二模式规格向量正负转换带有超过83.3%的对应率,具备重力长期变化模式。第一模式地震前后规格值序列明显的同震信号、空间相似的4象限分布以及2014年4次M_S6.0以上地震和第二模式规格向量正负转换带100%的对应率表明,该模式代表重力短期变化模式。康定M_S6.3地震前第一模式包含4象限特点,震中位置规格值不断增大,且地震前后变化从负转为正。

关键词：正交经验函数分析康定MS6.3地震 4象限分布同震重力变化

GRACE卫星观测到的日本9.0级大地震重力前兆信息

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大地测量与地球动力学 2011年第2期31卷 1-3页

作者：邢乐林李辉玄松柏汪健中国地震局地震研究所武汉430071 地壳运动与地球观测实验室武汉430071

利用102个GRACE卫星月重力场模型,提取了2011年3月11日日本9.0级大地震的重力前兆信息,同时利用USGS发布的断层模型结合向上延拓技术计算了理论同震重力变化,并对结果进行了比较和分析。

关键词： GRACE 日本9.0级大地震同震重力变化前兆断层模型

2011日本东北大地震前震余震重力效应分析

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测绘科学 2015年第12期40卷 59-62页

作者：龚正许才军武汉大学测绘学院武汉430079

针对2011年日本东北大地震(Tohoku-Oki地震)发生前后较短时间内的多次较大前震和余震和主震混在一起,不利于提取出主震同震信号的问题,该文利用弹性位错理论模拟计算了Tohoku-Oki地震一次较大前震和两次较大余震的同震重力变化,讨论了这... 详细信息

针对2011年日本东北大地震(Tohoku-Oki地震)发生前后较短时间内的多次较大前震和余震和主震混在一起,不利于提取出主震同震信号的问题,该文利用弹性位错理论模拟计算了Tohoku-Oki地震一次较大前震和两次较大余震的同震重力变化,讨论了这3次地震单独和综合的重力效应,并与主震重力变化对比分析,认为这3次前震和余震引起的重力变化数值较大,影响范围广,会直接影响到Tohoku-Oki地震主震的同震重力信号提取,所以需要作为重要误差考虑。

关键词：同震重力变化弹性位错理论日本东北大地震前震余震

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超导重力观测数据的处理方法及应用研究

超导重力观测数据的处理方法及应用研究

作者：房婷婷中国地震局地震预测研究所

学位级别：硕士

处理和分析地表连续重力观测数据,研究其中包含的重力潮汐信号是研究地球动力学过程和解释地球物理学现象不可或缺的重要前提。地震引起的地球内部质量重新分布与质量变化也为研究者们提供了大量有价值的信息。本文的研究对象为丽江地... 详细信息

处理和分析地表连续重力观测数据,研究其中包含的重力潮汐信号是研究地球动力学过程和解释地球物理学现象不可或缺的重要前提。地震引起的地球内部质量重新分布与质量变化也为研究者们提供了大量有价值的信息。本文的研究对象为丽江地震中心台超导重力仪(OSG-066)2020年1月至2021年6月的连续观测数据,利用潮汐分析软件获取潮汐参数,基于海潮负荷效应计算方法研究海潮模型,利用二次函数法和球体地球地震位错理论获取漾濞M6.4地震与玛多M7.4地震同震重力变化。丽江地震中心台的OSG超导重力仪已连续观测近10年,为研究周边地区地下介质属性提供了一批宝贵的观测资料。为了获取丽江地区精确的重力潮汐参数,本文分别利用Baytap-G与Eterna对2020年1月至2021年6月丽江地震中心台超导重力观测数据做潮汐分析,对比二者的潮汐分析结果。结果表明:Eterna在处理长期连续重力观测数据时,可以获得更加准确、全面的重力潮汐参数。然后,获取了30个海潮模型在丽江地震中心台的海潮负荷效应,并研究了每个海潮模型在该地区海潮负荷改正的有效性。发现丽江地区虽然远离海洋,但是海洋潮汐负荷对该地区的重力观测依然存在一定的影响,各个海潮模型的改正效果相近,其中改正效果最好的为EOT11a,海潮改正整体有效性值为0.019415,大部分潮波振幅都得到了显著的改善。为了解释2021年漾濞M6.4地震和玛多M7.4地震对该台站的影响,本文首先利用丽江台OSG超导重力仪在两次地震前后的连续观测数据,经过调和分析提取了重力残差时间序列与同震重力变化信号。漾濞M 6.4地震同震阶跃为-4.37 nm·s,玛多M 7.4地震同震阶跃为28.57 nm·s。然后,利用球形地球地震位错理论计算了上述两次地震在丽江地震中心台引起的同震重力变化。

关键词：超导重力仪连续重力观测潮汐分析海潮负荷改正地震位错理论同震重力变化

利用GRACE研究2011年日本大地震重力变化

同方学位论文库评论

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同方学位论文库

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利用GRACE研究2011年日本大地震重力变化

作者：韩子清西安科技大学

学位级别：硕士

GRACE重力卫星因其拥有较高精度探测区域时变重力场的能力,在地震学等相关领域中发挥了关键作用。根据前人研究可知GRACE重力卫星可以探测到由强震引起的地震重力变化,但并没有在不同滤波方法的基础上,针对GRACE不同版本数据（RL05与RL0... 详细信息

GRACE重力卫星因其拥有较高精度探测区域时变重力场的能力,在地震学等相关领域中发挥了关键作用。根据前人研究可知GRACE重力卫星可以探测到由强震引起的地震重力变化,但并没有在不同滤波方法的基础上,针对GRACE不同版本数据（RL05与RL06）的处理结果作更多讨论,因此本文主要利用GRACE两种版本重力卫星数据（首次利用RL06数据开展地震重力变化研究）以及两种组合滤波方法提取2011年日本大地震所造成的震源区及临近区域的同震重力变化信号,并对重力变化极值点的重力变化趋势特征开展研究,同时与位错模型正演计算所得理论同震重力变化结果作对比分析,进而验证GRACE能够探测到地震所导致的重力变化并选定更合适的数据版本以及滤波处理方法。本文主要研究工作及成果如下:（1）总结并分析了 GRACE卫星计划及其发布的不同版本数据,研究了提取该地震导致的重力变化信号的相关理论和方法;对于三种能够处理重力场空间分布中条带误差以及高频噪声等误差影响的滤波方法作了对比分析,结合实验结果选取两种组合滤波方法;并选取了提取地震重力变化的时间序列拟合法开展研究;同时采用GLDAS月水储量模型数据提取出陆地水储量引起的重力变化信号,并将其从GRACE重力变化中扣除,得到了主要由地震导致的重力变化信号。研究并分析了两种位错模型正演计算同震重力变化的理论与方法;由于本次地震发生在海洋,重点考虑了海水对提取同震重力变化影响,采用更适用于正演计算此次地震同震重力变化的位错模型——“粘弹性半空间分层位错模型”及其配套计算程序PSGRN/PSCMP开展研究。（2）利用“P3M6+高斯滤波”与“P3M6+Fan滤波”的组合滤波方法分别对不同时间范围的GRACE Level-2 RL05与RL06版本数据处理,在扣除陆地水储量影响的基础上提取出同震重力变化信号并绘制出重力变化空间分布图;同时在正负重力变化极值区域分别选取两个重力变化极值点作为特征点,对月重力变化作时间序列分析,分析了地震发生前后重力随时间的详细变化趋势,得到了在不同数据与不同滤波条件下的结果。（3）利用“粘弹性半空间分层位错模型”配套计算程序PSGRN/PSCMP正演所得同震重力变化结果,在经过相关改正处理后,与采用不同版本GRACE数据并在不同组合滤波下的结果作比较分析时可知,在具体的重力变化量级上虽略有不同,但整体空间分布上仍较为一致,从而验证了 GRACE重力卫星的确能够探测到较为真实的同震重力变化。而在GRACE不同版本数据和组合滤波的选取上,对比数据处理结果后认为Fan滤波组合滤波较高斯滤波组合滤波能够更好得削弱条带误差等影响;并且同样采用Fan滤波组合滤波的RL06数据结果,其重力变化幅度（-5.97～1.72μGal）较RL05数据结果更为接近位错模型正演结果（-7.10～0.69μGal）,认为RL06版本数据以及在选择合适滤波参数下的“P3M6去相关滤波+Fan滤波”的组合滤波方法更适用于地震重力变化研究,能够更有效得削弱高频噪声以及条带误差等误差影响并保留真实的重力变化信号。

关键词： GRACE 卫星数据处理同震重力变化位错模型 PSGRN/PSCMP