[发明专利]用卫星热红外增温异常做地震短临预报

说明书

本发明涉及一种用卫星热红外增温异常做地震短临预报，确切地说是做中强以上地震三要素(发震时间、地点和震级)的短临预报方法。本发明属于地震学领域。

地震预报，特别是短临预报是当今世界一大难题，国内外都处在探索阶段，数十年来进展缓慢。我国及世界各国如日本、美国、俄罗斯、希腊等国都在研究预报，用地震学方法来预测地震则多属统计学方法，由于岩石破裂的分叉和混沌现象，使得分析工作陷入不清楚状态，而用现今地球物理和地球化学方法来研究震兆，在多数情况下真假难辨，容易造成虚报。这种传统采用台网监测对异常资料进行综合预报和概率统计预报的方法，由于台网稀、信息量少、干扰难排除、传输系统满足不了地震短临预报的要求、加上地区和/或国界的局限性，而使地震预报不太准确，一般成功率仅达20～30％，而短临预报的成功率则仅为10％。本发明人在1989.10开始试验，作过数次预报皆获成功的基础上，于1990.03.15提出一份题为“用卫星热红外异常做地震临震预报”的中国专利申请案CN90101272.6(该专利已于1992.07.01被授权)，从此对地震预报这一难题开创了一条全新的途径和方法，此时主要是利用载有红外波段扫描仪的美国诺阿极轨卫星和日本葵花静止气象卫星，其中极轨卫星扫描面积一条轨道宽2800公里，长可达数千公里，而静止卫星一幅气象图可覆盖面积达6000×10000平方公里，这种卫星扫描图象1小时就可获得。其中诺阿卫星可测相对温度(亮温)，而葵花卫星同样，前者温度(亮温)分辨率高达0.5℃，而后者的时间分辨高，因此将测得的亮温温度异常变化与同时间绝对温度进行温度异常的对比定量计算，就能及时准确掌握地面、水面温度的动态演化特征。由于通过卫星提供热红外资料具有准确可靠、复盖面广、信息量大而且传输速度快等优点，使其预报的成功率有突破性的提高，这就是说，该专利将当今卫星遥感热红外技术投入对地球观测，借助地理信息系统和计算机运行，大量信息被采集供人们分析使用，捕捉到地球与大气耦合作用所形成的地球界面上的突发性增温异常，这种现象不同于一般天气增温异常，而是做为地震前兆来对待。热红外增温异常与地震具有密切的因果关系，此时可观察到活动断裂带上的线状云和云线中间出现无云的“热通道”等气象震兆。统计表明，采用这一方法可使地震临震预报的成功率达到50％。尽管如此，在地震三要素的确定上仍存在许多不足：例如确定震中位置上待进一步缩小范围；发展时间上待精确到分为短期和临近两个类型；进一步探索并排除影响预报的干扰因素，使此项技术的适用范围扩大到世界其它地区。

本发明的目的是使这种用卫星热红外增温异常做地震短临预报的方法，进一步提高其预报成功率，特别是缩小其震中位置范围，精确地将发震时间分为短期和临近两个范围，进一步排除影响预报的干扰因素，并使其适用范围扩大到世界其它地区，以便在最大程度上减轻地震对人类的危害。

实施本发明上述目的而采取的技术措施如下所述：对卫星热红外云图的彩色密度分割挡次，其色彩挡次可对不同季节、不同纬度地区都适用，易于捕捉到卫星热红外增温异常前兆。其中色彩挡次即亮温挡次可在0.5°K至5°K之间，例如N40°以北与N10°至35°在亮温分挡上分开，每挡次温度值为2°至3°K，而N40°以北则用1°K分挡，而在赤道地区(印度尼西亚等地)和在极地地区(新西兰、冰岛等地)每挡次温度值分别为0.5°K至5°K。而且夏季和冬季可采用不同的亮温分挡挡次。扫描仪所得灰度值可经大气模型校正获得实际温度值，并根据各地实际情况，采取加减1°K的换算。根据地形和气团形态来区别地震引起的增温还是气象过程增温，排除掉地形、天气因素导致的干扰信息，例如根据热异常形态在每日12至18时(世界时)是否跨越不同地形地貌单元，若是则为地震前兆，否则就是天气因素所致。

本发明提出的方法自1989年10月至1996年底总共预报了5级以上地震62次，其中30次较为成功，即时间、地点和震级的预报都较为精确。由此总结出地震前兆热红外增温异常特性及其演变规律对地震三要素短临预报的关系：

(1)时间：5级以上地震在震前10至20多天出现，增温面积可达10万至60万平方公里，若在岩石圈厚度大的地区，5级以上地震前30-120天左右可出现增温现象。

(2)地点：即震中位置可分两个类型，其一是未来震中及其外围，同时出现热异常，随后外围增温异常明显地不断扩展，并向震中靠近，最后两个热异常连接起来，前进方向的温度异常的边缘为未来震中。另一类型是外围增温异常，随着时间向震中附近推进，其前进方向增温区与构造带或强震带交汇部位为未来震中。