基于GPS和GRACE觀測研究日本9.0級地震變形特征
發(fā)布時間：2021-01-26 16:17
2011年3月11日的日本Mw9.0地震是日本有地震記錄以來震級最大的一次地震,發(fā)生在太平洋板塊俯沖到歐亞板塊和北美板塊的俯沖帶上,屬于海溝逆沖型巨大地震。此次地震造成巨大的同震及震后變形,而且引發(fā)了巨大海嘯,給日本造成了慘重的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。但同時,日本島豐富的GPS連續(xù)觀測資料使得這次地震成為利用大地測量手段觀測研究大地震變形問題的難得震例。現(xiàn)代大地測量技術(shù),尤其是GPS和衛(wèi)星重力技術(shù)可以提供日益精確且詳細(xì)的地球位移場和重力場,為研究大地震引起的區(qū)域位移、重力的時空演化規(guī)律提供了堅實的觀測基礎(chǔ)�；贕PS和衛(wèi)星重力觀測資料研究大地震震后變形特征,已經(jīng)成為認(rèn)識和理解俯沖帶大地震物理過程的重要手段。這正是本論文研究的基本出發(fā)點。本論文主要利用截至2015年12月的GPS和GRACE觀測數(shù)據(jù)研究日本Mw 9.0大地震的震后變形特征,探索其物理機(jī)制。研究工作主要包括以下幾個部分:（1）基于GPS和GRACE觀測資料,提取出同震及震后位移和重力變化,分析此次日本地震引起的震后位移及重力變化的時空演化規(guī)律。（2）通過對前人研究工作的學(xué)習(xí)和模擬計算比較,確定研究區(qū)域的地球分層模型,選取最優(yōu)的...
【文章來源】：中國地震局地震預(yù)測研究所北京市
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１日本島及鄰近區(qū)域的構(gòu)造背景和ＧＰＳ連續(xù)觀測站位置??（黑色三角形代表所選８個ＧＰＳ站點的位置，藍(lán)色五角星代表日本地震的震中位置，??
２．１．２?ＧＲＡＣＥ數(shù)據(jù)及處理方法??本論文采用ＣＳＲ發(fā)布的Ｌｅｖｅｌ２?ＲＬ０５數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為完全正則化的球諧系??數(shù)，最高階次為６０。ＲＬ０５數(shù)據(jù)采用新的地球物理背景模型，其空間分辨率、精??度等都高于ＲＬ０４數(shù)據(jù)，因此利用該數(shù)據(jù)能夠獲得更可靠的結(jié)果（鞠曉蕾等，２０１３）。??本文對２００３年１月到２０１５年１２月期間１４２個月重力場模型進(jìn)行分析（缺少２００３??年６月，２０］１年１月，６月，２０１２年５月，１０月，２０１３年３月，８月，９月，??２０１４年２月，７月，１２月及２０１５年６月，１０月，１１月的數(shù)據(jù)，同時，計算時??不采用地震發(fā)生的２０１１年３月的數(shù)據(jù)）。??數(shù)據(jù)處理過程中，采用人衛(wèi)激光測距得到的Ｃ２Ｑ項替代原始精度相對較低的??Ｃ２〇系數(shù)項。由于ＧＲＡＣＥ衛(wèi)星軌道高度在５００?ｋｍ左右，重力信號隨著軌道的高??度增加而衰減，ＧＲＡＣＥ衛(wèi)星觀測的僅僅是中長波重力變化，其高頻信號很弱并??小于觀測誤差。再者由于高階部分的噪聲影響，在時變重力場圖像上表現(xiàn)為經(jīng)度??方向的條帶現(xiàn)象。因此，為了獲取重力信號，需要對重力數(shù)據(jù)做平滑濾波處理以??提高信噪比。本文采用Ｐ３Ｍ６去相關(guān)（ｄｅ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）方法（Ｓｗｅｎｓｏｎ?ｅｔ?ａｌ．，２００６）??
??場與其差分得到日本＾?９．０地震前后重力變化（圖２．３），這種差分方法可以有??效地削弱季節(jié)性非地震因素所造成的影響（Ｃｈｅｎ?ｅｔ?ａｌ．，２００７；周新等，２０］１）。圖??２．３中顯示：該地震在地震破裂兩側(cè)產(chǎn)生了明顯的重力變化，振幅范圍達(dá)到７．３??＂Ｇａｌ，并且呈現(xiàn)出正負(fù)分布。其中，斷層上盤（俯沖區(qū)域）重力下降，最大幅度??約－５．３?＂Ｇａｌ；而斷層下盤（隆起區(qū)域）重力上升，最大幅度約２／／Ｇａｌ。與２００４??年蘇門答臘及２０１０年智利地震是相似的（王武星等，２０１１，周新等，２０１１），海洋??側(cè)隆起區(qū)域的同震重力變化信號明顯要弱于俯沖區(qū)域。??３５＇?ＪｍＭ３５?Ｃ??３０－?＇〇ｉ?３０＊?Ｂ?－４??：Ｉ－６??２５－?２５．??１３０＂?１３５＊?１４０．?１４５．?１５０．?１５５．??圖２．３?ＧＲＡＣＥ觀測到的日本Ｍｗ?９．０地震的同震重力變化??（圖中“?＋?”號代表四個代表性點的具體位置，依次標(biāo)記為Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）??２．３震后變形特征??２．３．１震后水平位移變化特征??通過ＧＰＳ數(shù)據(jù)處理，我們得到了?８個ＧＰＳ站點截至２０１５年１２月所累積的??水平位移量（見表２．１）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]利用震后黏彈性位錯理論研究蘇門答臘地震（Mw9.3）的震后重力變化[J]. 張國慶,付廣裕,周新,徐長儀. 地球物理學(xué)報. 2015(05)
[2]利用GRACE衛(wèi)星數(shù)據(jù)提取蘇門答臘地震同震和震后重力變化[J]. 張國慶,付廣裕,周新. 大地測量與地球動力學(xué). 2015(02)
[3]2011年日本9.0級地震的同震位錯以及震后應(yīng)力松弛過程對中國大陸的影響[J]. 王麗鳳,劉杰,趙金貴,趙靜. 地震. 2013(04)
[4]基于GRACE衛(wèi)星RL05數(shù)據(jù)的南極冰蓋質(zhì)量變化分析[J]. 鞠曉蕾,沈云中,張子占. 地球物理學(xué)報. 2013(09)
[5]基于GPS觀測分析日本9.0級地震同震位錯與近場形變特征[J]. 邵志剛,武艷強(qiáng),江在森,張浪平. 地球物理學(xué)報. 2011(09)
[6]重力衛(wèi)星GRACE檢測出2010年智利Mw8.8地震的同震重力變化[J]. 周新,孫文科,付廣裕. 地球物理學(xué)報. 2011(07)
[7]全球定位系統(tǒng)測定的2011年日本宮城MW9.0級地震遠(yuǎn)場同震位移[J]. 王敏,李強(qiáng),王凡,張銳,王閻昭,師宏波,張培震,沈正康. 科學(xué)通報. 2011(20)
[8]利用GRACE觀測數(shù)據(jù)研究蘇門答臘區(qū)域的黏滯性結(jié)構(gòu)[J]. 王武星,石耀霖,孫文科,張晶. 中國科學(xué):地球科學(xué). 2011(06)
[9]強(qiáng)震后地表變形的動力學(xué)機(jī)制研究——以1999年臺灣集集地震為例[J]. 朱守彪,蔡永恩. 中國科學(xué)（D輯:地球科學(xué)）. 2009(09)
[10]從震后形變探討青藏高原下地殼黏滯系數(shù)[J]. 張晁軍,曹建玲,石耀霖. 中國科學(xué)（D輯:地球科學(xué)）. 2008(10)
本文編號：3001427
【文章來源】：中國地震局地震預(yù)測研究所北京市
【文章頁數(shù)】：63 頁
【學(xué)位級別】：碩士
【部分圖文】：
圖２．１日本島及鄰近區(qū)域的構(gòu)造背景和ＧＰＳ連續(xù)觀測站位置??（黑色三角形代表所選８個ＧＰＳ站點的位置，藍(lán)色五角星代表日本地震的震中位置，??
２．１．２?ＧＲＡＣＥ數(shù)據(jù)及處理方法??本論文采用ＣＳＲ發(fā)布的Ｌｅｖｅｌ２?ＲＬ０５數(shù)據(jù)，該數(shù)據(jù)為完全正則化的球諧系??數(shù)，最高階次為６０。ＲＬ０５數(shù)據(jù)采用新的地球物理背景模型，其空間分辨率、精??度等都高于ＲＬ０４數(shù)據(jù)，因此利用該數(shù)據(jù)能夠獲得更可靠的結(jié)果（鞠曉蕾等，２０１３）。??本文對２００３年１月到２０１５年１２月期間１４２個月重力場模型進(jìn)行分析（缺少２００３??年６月，２０］１年１月，６月，２０１２年５月，１０月，２０１３年３月，８月，９月，??２０１４年２月，７月，１２月及２０１５年６月，１０月，１１月的數(shù)據(jù)，同時，計算時??不采用地震發(fā)生的２０１１年３月的數(shù)據(jù)）。??數(shù)據(jù)處理過程中，采用人衛(wèi)激光測距得到的Ｃ２Ｑ項替代原始精度相對較低的??Ｃ２〇系數(shù)項。由于ＧＲＡＣＥ衛(wèi)星軌道高度在５００?ｋｍ左右，重力信號隨著軌道的高??度增加而衰減，ＧＲＡＣＥ衛(wèi)星觀測的僅僅是中長波重力變化，其高頻信號很弱并??小于觀測誤差。再者由于高階部分的噪聲影響，在時變重力場圖像上表現(xiàn)為經(jīng)度??方向的條帶現(xiàn)象。因此，為了獲取重力信號，需要對重力數(shù)據(jù)做平滑濾波處理以??提高信噪比。本文采用Ｐ３Ｍ６去相關(guān)（ｄｅ－ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ）方法（Ｓｗｅｎｓｏｎ?ｅｔ?ａｌ．，２００６）??
??場與其差分得到日本＾?９．０地震前后重力變化（圖２．３），這種差分方法可以有??效地削弱季節(jié)性非地震因素所造成的影響（Ｃｈｅｎ?ｅｔ?ａｌ．，２００７；周新等，２０］１）。圖??２．３中顯示：該地震在地震破裂兩側(cè)產(chǎn)生了明顯的重力變化，振幅范圍達(dá)到７．３??＂Ｇａｌ，并且呈現(xiàn)出正負(fù)分布。其中，斷層上盤（俯沖區(qū)域）重力下降，最大幅度??約－５．３?＂Ｇａｌ；而斷層下盤（隆起區(qū)域）重力上升，最大幅度約２／／Ｇａｌ。與２００４??年蘇門答臘及２０１０年智利地震是相似的（王武星等，２０１１，周新等，２０１１），海洋??側(cè)隆起區(qū)域的同震重力變化信號明顯要弱于俯沖區(qū)域。??３５＇?ＪｍＭ３５?Ｃ??３０－?＇〇ｉ?３０＊?Ｂ?－４??：Ｉ－６??２５－?２５．??１３０＂?１３５＊?１４０．?１４５．?１５０．?１５５．??圖２．３?ＧＲＡＣＥ觀測到的日本Ｍｗ?９．０地震的同震重力變化??（圖中“?＋?”號代表四個代表性點的具體位置，依次標(biāo)記為Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）??２．３震后變形特征??２．３．１震后水平位移變化特征??通過ＧＰＳ數(shù)據(jù)處理，我們得到了?８個ＧＰＳ站點截至２０１５年１２月所累積的??水平位移量（見表２．１）
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]利用震后黏彈性位錯理論研究蘇門答臘地震（Mw9.3）的震后重力變化[J]. 張國慶,付廣裕,周新,徐長儀. 地球物理學(xué)報. 2015(05)
[2]利用GRACE衛(wèi)星數(shù)據(jù)提取蘇門答臘地震同震和震后重力變化[J]. 張國慶,付廣裕,周新. 大地測量與地球動力學(xué). 2015(02)
[3]2011年日本9.0級地震的同震位錯以及震后應(yīng)力松弛過程對中國大陸的影響[J]. 王麗鳳,劉杰,趙金貴,趙靜. 地震. 2013(04)
[4]基于GRACE衛(wèi)星RL05數(shù)據(jù)的南極冰蓋質(zhì)量變化分析[J]. 鞠曉蕾,沈云中,張子占. 地球物理學(xué)報. 2013(09)
[5]基于GPS觀測分析日本9.0級地震同震位錯與近場形變特征[J]. 邵志剛,武艷強(qiáng),江在森,張浪平. 地球物理學(xué)報. 2011(09)
[6]重力衛(wèi)星GRACE檢測出2010年智利Mw8.8地震的同震重力變化[J]. 周新,孫文科,付廣裕. 地球物理學(xué)報. 2011(07)
[7]全球定位系統(tǒng)測定的2011年日本宮城MW9.0級地震遠(yuǎn)場同震位移[J]. 王敏,李強(qiáng),王凡,張銳,王閻昭,師宏波,張培震,沈正康. 科學(xué)通報. 2011(20)
[8]利用GRACE觀測數(shù)據(jù)研究蘇門答臘區(qū)域的黏滯性結(jié)構(gòu)[J]. 王武星,石耀霖,孫文科,張晶. 中國科學(xué):地球科學(xué). 2011(06)
[9]強(qiáng)震后地表變形的動力學(xué)機(jī)制研究——以1999年臺灣集集地震為例[J]. 朱守彪,蔡永恩. 中國科學(xué)（D輯:地球科學(xué)）. 2009(09)
[10]從震后形變探討青藏高原下地殼黏滯系數(shù)[J]. 張晁軍,曹建玲,石耀霖. 中國科學(xué)（D輯:地球科學(xué)）. 2008(10)
本文編號：3001427
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