[发明专利]一种基于无滤波最大切应变的地震前兆异常信息提取方法

说明书

本发明公开了一种基于无滤波最大切应变的地震前兆异常信息提取方法，包括以下步骤：通过目标地区的GLDAS水文数据，获得水文球谐展开系数，将目标地区的GRACE球谐系数与水文球谐展开系数做差，获得去除水文因素影响的GRACE月重力场数据；基于相邻月的GRACE月重力场数据，获得月差分重力场数据；基于左手系局部指北坐标系，通过拉格朗日重力应变张量，获得最大切应变，通过设置偏移指数，构建异常信息提取模型；基于构建的异常信息提取模型，对目标地区进行分析，在震前半年内提取到目标地区的异常信息，对地震预测具有参考指示意义，本发明所述方法能够探测到6级及以上地震震前异常信息。

技术领域

本发明属于地震预测技术领域，涉及一种基于无滤波最大切应变的地震前兆异常信息提取方法。

背景技术

地震是现代社会破坏性最强、危害最大的突发性自然灾害之一。我国大陆地处欧亚地震带和三大板块的交界处，是浅源地震多发的地区，且会发生破坏性极大的强震，因此成为地震灾害最严重的国家之一。当前全球正面临着新的地震活跃期，破坏性地震会给国家经济建设和人民生命财产安全造成损失，因此如何有效地提取震前异常信息就显得尤为重要。对于大面积范围内的重力场反演，传统手段如利用重力仪或者摆仪获得重力异常数据已无法满足重力场反演的要求，为了提高反演精度以及分辨率等，新世纪以来卫星重力技术得到快速的发展，以重力卫星作为载体的新型空间测量技术成为大面积重力场的主要测量技术，由于GRACE重力卫星在中长波部分有着较高的精度，并且利用其计算的地球时变重力场以及重力异常变化在大气监测、冰川移动和地下水变化中发挥出越来越重要的作用，越来越多的大地测量学家使用GRACE重力卫星对地表及地下物质变化进行探索。

诸多科学机构针对地球重力场模型进行了研究。德国地学研究中心GFZ(GeoForschungs Zentrum)、美国德克萨斯州大学奥斯汀分校空间研究中心CSR(theUniversity of Texas at Austin Center for Space Research)和美国宇航员喷气动力实验室JPL(Jet Propulsion Laboratory)等国际机构用动力学方法成功建立时变重力场模型，荷兰代尔夫特理工大学采用加速度方法也成功获取了时变重力场模型。SunOkubo通过发震断层模型参数反演，并结合GRACE观测精度特点等综合分析得出：理论上，GRACE重力卫星能够探测出大于Mw7.5的张裂型地震或者大于Mw9.0的剪切型地震的同震形变信号(包含大地水准面变化信号和重力变化信号)，该理论随后被学者们利用GRACE重力卫星时变重力场模型数据对近些年发生的大地震的研究所验证；Han等基于GRACE重力卫星CSRRL04Level-1数据对2004年苏门答腊地震进行了研究，获得了世界上第一个由重力卫星数据探测得到的同震重力变化结果。自从2004年苏门答腊大地震被GRACE重力卫星成功探测出以来，学者们使用GRACE重力卫星对近15年内发生的大地震(2004年苏门答腊Mw9.3地震、2005年印尼Mw8.6地震、2008年四川汶川Mw7.8地震、2010年智利Mw8.8地震、2011年日本Mw9.0地震、2012年苏门答腊Mw8.6地震和2015年尼泊尔Mw8.0地震)采用不同的数据处理策略和研究方法对其进行了诸多研究。

纵观以上同震重力异常信息提取方法，均是基于地球月重力场模型数据，对其进行低阶项替换、去除平均重力场、去水文因素影响和滤波等处理后，直接对地震发震前后的重力变化进行对比分析，很少通过处理得到重力梯度张量，并且没有进一步提取最大切应变信息，进而探测其震前异常信息。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供一种基于无滤波最大切应变的地震前兆异常信息提取方法，包括以下步骤：

S1.通过目标地区的GLDAS水文数据，获得水文球谐系数，将目标地区的GRACE球谐系数与GLDAS球谐系数做差，从目标地区的GRACE数据中分离水文影响等非构造因素，获得去除水文因素后的目标GRACE球谐系数；

S2.基于地球半径、余纬、经度和正则化勒让德函数，通过目标GRACE球谐系数，依据位系数理论，构建目标地区的重力场；