戴 勇， 高立新， 尹战军， 王 鑫， 学 峰， 张立丰

（内蒙古自治区地震局， 呼和浩特 010010）

0 引言

长波辐射（Outgoing Long-wave Radiation， 简记OLR）， 又称热辐射通量密度， 是指地-气系统向外层空间发射的电磁波能量密度， OLR 是对红外单波段遥测数据经过再处理后形成的宽波段（5～50 μm）信息[1]。 OLR 以覆盖面广、 资料分辨率高等特点， 早在二十世纪90年代就被引入地震预测领域， 已逐步成为除电磁、 形变、 流体三大传统前兆学科之外的另一个不可或缺的学科[2-3]。 地震学者总结、 累积了大量的震例， 并对震前OLR异常机理进行了尝试性地分析、 研究[4-9]。 随着对OLR 数据研究的不断深入， 其理论体系将不断完善， 在地震预测领域具有广阔的应用前景。

2013年6月20日17 时05 分莫力达瓦、 嫩江交界发生5.0 级地震（125.2°E， 49.8°N）， 震中位于近NE 向嫩江断裂与近EW 向滨洲断裂交汇区域附近， 震源机制结果显示为走滑型破裂， 其EW 节面与滨洲断裂相一致。 本文将莫力达瓦、 嫩江交界5.0 级地震震中所在的区域（124.50°E~126.50°E， 47.50°N~52.50°N）作为研究区， 重点分析了莫力达瓦、 嫩江交界5.0 地震前后研究区内OLR 涡度时空分布特征。

1 方法原理

本文采用的OLR 数据资料主要是由美国国家海洋大气局（NOAA）提供的分辨率为1°×1°网格化数据（晚间）， 其单位为W/m2。

采用网格点OLR 数据， 利用公式（1）可计算出OLR 涡度值网格数据[8]：

2 主要结果

2.1 涡值空间演化特征

图1 2013年莫力达瓦、嫩江交界5.0 级地震震中区OLR 涡度场逐月变化图Fig.1 Monthly changes map of OLR vorticity field in the epicentral region of the Molidawa-Nenjiang M5.0 earthquake in 2013

图1 显示的是莫力达瓦、 嫩江交界5.0 级地震前后， 震中区域OLR月均值涡度空间分布。 莫力达瓦、 嫩江交界5.0 级地震前， 位于震中区域OLR涡度场存在显著增强过程， 2013年4月、 5月没有明显的异常； 6月震中附近出现近圆形高值异常区， 中心点位置为（125.50°E， 49.50°N）， 其涡度值为5.6 W/m2， 震中位于高值异常区西北缘， 距异常区中心点40 km； 2013年7月高值异常区强度明显减弱。

为排除OLR 涡度场变化的季节性因素， 在此采用距平方法对OLR 涡度数据进行处理。 具体来说就是先计算出震中区2007—2012年期间6月的OLR 涡度均值， 然后将存在异常的2013年6月OLR 涡度值与该均值进行差值分析， 得到2013年6月OLR 涡度距平结果（图2）。 由图2 可见， 去除背景值之后的2013年6月OLR 涡度场在震中附近仍存在高值异常区。

为进一步证明2013年6月震中区OLR 涡度场高值异常为前兆异常， 在此计算了2013年6月上旬OLR 旬均值涡度场， 结果显示， 在莫力达瓦、嫩江交界5.0 级地震前震中附近已存在高值异常区（图3）。

图2 6月震中区OLR 涡度距平结果Fig.2 The anomaly result of OLR vorticity field located in epicentral region in June

图3 6月上旬震中区OLR 涡度场Fig.3 The vorticity field of OLR located in epicentral region in early June

2.2 震中区OLR 时序特征

本节选取位于2013年6月OLR 涡度场高值异常区中心的格点（125.50°E， 49.50°N）， 重点研究该格点涡度值时序特征。 图4（a）显示的是格点（125.50°E， 49.50°N）OLR 涡度2012年11月1日至2013年6月22日日值时序曲线， OLR 涡度值自2013年3月6日开始出现显著增强的异常变化， 方差明显变大、 超差异常点频次也增多， 在地震前两天增强变化格外明显。

图4 格点（125.50°E，49.50°N）OLR 时序特征Fig.4 The sequential characteristic of OLR at grid point of (125.50°E, 49.50°N)

采用基于自适应最优核的时频分析方法[10-11]对格点（125.50°E， 49.50°N）OLR 涡度日值数据进行了处理， 得到的时频分析结果如图4（b）所示，在莫力达瓦、 嫩江交界5.0 级地震前存在明显的能量密度增强的异常变化， 异常期间谱结构特征是不断变化的， 2013年4月异常能量主要集中5.787×10-7Hz~1.7361×10-6Hz 频段内， 2013年5月异常能量主要集中在0 Hz~1.7361×10-6Hz 和4.6296×10-6Hz~5.787×10-6Hz 两个频段内， 2013年6月异常能量主要集中5.787×10-7Hz~2.8935×10-6Hz 频段内。

3 结语

（1）莫力达瓦、 嫩江交界5.0 级地震前， 震中区域OLR 涡度场存在明显增强的异常现象。 采用距平方法分析了存在涡度异常的2013年6月的OLR 涡度场特征， 结果发现除去背景值之后的OLR涡度场在震中附近仍存在明显异常高值区， 这说明2013年6月莫力达瓦、 嫩江交界5.0 级出现的异常并不是由季节等原因引起的。

（2）位于莫力达瓦、 嫩江交界5.0 级地震震中区格点（125.50°E， 49.50°N）OLR 涡度值时间序列曲线显示， OLR 涡度值在莫力达瓦、 嫩江交界5.0级地震前存在明显的短期异常变化， 异常幅度和异常频次在临震前增加明显。 为进一步研究这一异常变化特征， 本文采用短时傅里叶变换方法对格点（125.50°E， 49.50°N）OLR 涡度日值数据进行了时频分析， 结果显示， 莫力达瓦、 嫩江交界5.0 级地震前存在明显的能量密度增强的异常变化， 异常期间谱结构特征是不断变化的， 异常初期和后期以低频成分为主， 异常中期以高频成分为主。

（3）2008年汶川8.0 级地震和2013年芦山7.0级地震之前， 在震中区都观测到OLR 存在明显的短期异常增强现象， 且两次地震震中都位于OLR涡度场异常增强区边缘[8，12]。 本文研究发现， 在莫力达瓦、 嫩江交界5.0 级地震前也出现短期OLR 异常增强， 并且震中也位于异常增强区的边缘， 这是否与地震孕育有关， 有待于进一步研究。

致谢： 感谢康春丽教授、 荆凤博士等为本文研究提供的基于卫星红外遥感的地震信息综合处理系统！ 感谢审稿专家在文章修改过程中提出的宝贵修改意见！

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