利用福州gPhone重力儀檢測杜鵑臺風激發的第二類脈動信號

作者：韋進,郝洪濤,楊錦玲,胡敏章,李祖寧,江穎,張曉彤

摘要：蘊含大氣—海洋—固體地球三個圈層能量傳遞和耦合信息的地震噪聲(2~10 s)可用于能量輻射模型檢驗、海底地形探測、臺風中心定位、地震預測研究等工作.近年1 Hz采樣的重力儀也檢測到臺風激發的第二類(DF)脈動.為檢驗信號的有效性,提出重力觀測的最佳估計策略,本研究利用2015年福州地震臺gPhone重力儀1 Hz重力固體潮數據,對Peterson垂直位移功率譜密度估計策略(簡稱:P方法)和切比雪夫濾波估計策略(簡稱:F方法)進行比較.和地震時刻突變增強信號的特征不同,杜鵑臺風靠近中國大陸時DF頻段垂直位移呈現漸變增強特點.和同區域CMG-3 ESP地震計結果有高達0.9以上的相關性.在振幅量級的比較中,P方法對近場信號有高估現象,相對誤差約為0.3.在選擇截止頻率為0.05 Hz,通帶波紋為0.01 dB的3階切比雪夫高通濾波處理零線誤差時,重力和地震計的DF頻段垂直位移相對誤差不超過0.1.在進行誤差因素分析時,兩策略間有約±0.6×(10^-6 m)^2/Hz的能量差異.而固體潮、氣壓的影響小于0.0003×(10^-6 m)^2/Hz,可忽略不計.采用品質因子Q=210,地震波群速度U=1800 m/s,REF模型比率r=0.8建立的ASSM合成頻譜圖不僅在時域內和觀測結果同步達到振幅峰值,頻域內也有0.95的強相關性.福州gPhone重力儀檢測到杜鵑臺風激發的DF脈動信號,主頻為0.1599 Hz,DF頻段垂直位移最大振幅為0.9×10^-6m.在討論兩個積分策略和兩型儀器頻散圖譜差異時發現,P方法采用1024 s窗長分段消除積分引起的零線誤差方法不及濾波的.F方法對6~10 s大于3 km/s的面波波群能力是不及CMG-3的.這些都需要在數據處理和分析時需要注意.

發文機構：中國地震局地震研究所（地震大地測量重點實驗室） 福建省地震局

關鍵詞：gPhone重力儀地震背景噪聲能量輻射全球模型第二類脈動信號CMG-3REP寬頻帶地震計切比雪夫高通濾波器gPhone gravimeterASSMDF microseismsCMG-3REPChebyshev high pass filter

分類號： P312[天文地球—固體地球物理學]