地震热辐射研究

论文摘要

地震热辐射异常信息是一种被淹没在复杂背景中的弱信息，提取地震热辐射异常信息是研究地震热辐射的关键点。本论文采用“时频相对功率谱”方法，有效去除非震因素的影响，突出了地震热辐射异常信息。“时频相对功率谱”方法计算简单，易于操作，减少了经验因素引起的地震热辐射异常识别差异。应用中国静止气象卫星FY-2C/2E的相当黑体辐射亮温（TBB）和射出长波辐射（OLR）资料，通过小波变换和相对功率谱法处理获得带有优势频率和幅值的时频空间数据，并利用时频图法进行全时空和全频段扫描，提取地震热辐射异常信息。本文研究了Ms5.5以上85个地震热辐射异常特征，并在数据的处理过程中，针对静止卫星FY-2C/2E遥感资料开发了地震热辐射处理分析软件。通过震例分析研究，得到如下结果：（1）本文近95%的研究震例在地震发生前后都存在明显的热辐射异常现象，这种地震热辐射异常信息易于用“时频相对功率谱”方法提取识别。热异常变化总体表现为先扩大后缩小过程，这可能是由于发震区域应力积累快速增加、地震引发地下气体排放导致底层大气温度变化，地面（海面）大气升温后在大气作用下又伴随着降温过程，二者联合作用的结果。（2）地震发生前后存在明显的热辐射异常特征周期和幅度，对于大陆地震而言，干旱地区周期较长，而潮湿地区较短，海洋地震特征周期大多集中在30天以下。异常幅度都在正常值的6倍以上。（3）地震热辐射异常与构造密切相关，其异常分布与构造（断层走向）基本一致。地震热辐射异常特征还具有地域性差异，其差异主要表现为海域与陆地差异、潮湿地区与干旱地区差异、纬度差异等。（4）地震热辐射在异常持续时间、异常范围和异常形态等方面具有明显的特征。持续时间在一个月至半年之间，不同区域其异常持续时间不尽相同，海洋与大陆地震差异较大；异常面积在500平方公里至5000平方公里之间，并且与地震震级大小无明显的对应关系；震中位置多位于异常出现及消失的过渡区域的内部及其边缘，多数震例反复多次出现热辐射异常。（5）本文首次对比研究地震热红外异常与长波辐射异常，二者时间序列曲线和时空演化图对应都相吻合，在异常区域方面具有较好一致性，异常都出现在地震附近区域；在异常时间方面的一致性较差，主要体现在多数震例异常持续时间不同，异常初次出现时间有差别，在特征周期方面也有一定差别。目前，对地震震级的预测指标研究还不够深入。随着卫星遥感技术的发展和卫星观测资料的积累，以及对地震研究和遥感资料应用的不断深入，空间观测资料对地震研究或地震预测有重要的作用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 引言
• 1.1 地震热辐射在地震预测预报应用中的研究历史与现状
• 1.2. 选题依据及拟解决的科学问题
• 1.3. 研究内容及思路
• 第二章 热辐射理论基础
• 2.1 热红外相关理论
• 2.1.1 基本定律
• 2.1.2 热辐射特性
• 2.2 长波辐射相关理论
• 2.3 大气辐射传输相关理论
• 第三章 卫星热辐射遥感资料处理方法
• 3.1 热辐射遥感原理
• 3.2 热辐射遥感资料处理方法
• 3.2.1 热辐射遥感资料介绍
• 3.2.2 热辐射遥感资料处理方法
• 第四章 卫星热辐射遥感资料处理
• 4.1 资料收集及预处理
• 4.2 资料处理过程
• 4.3 地震热辐射分析应用软件介绍
• 4.3.1 原始数据库与背景场数据库
• 4.3.2 傅里叶变换的功率谱估计
• 第五章 震例分析与研究
• 5.1 热红外资料震例分析与研究
• 5.1.1 资料覆盖范围 7.0 级以上地震热红外异常震例分析
• 5.1.2 资料覆盖范围 6.5 级至 6.9 级地震热红外异常震例分析
• 5.2 长波（OLR）资料震例分析与研究
• 5.2.1 资料覆盖范围 7.0 级以上地震长波（OLR）异常震例分析
• 5.2.2 资料覆盖范围 6.5 级至 6.9 级地震长波（OLR）异常震例分析
• 5.3 热红外与长波（OLR）综合分析研究
• 第六章 地震热辐射机理探讨
• 6.1 热辐射现象
• 6.2 热力学岩石实验
• 6.3 地震孕育过程与热异常
• 6.4 地震热辐射异常成因机理
• 第七章 结论与讨论
• 7.1 结论
• 7.2 讨论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介