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遥感技术在地震研究中的应用进展46843382

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遥感技术 地震 研究 中的 应用 进展 46843382
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© 1994   第 4 期 地   球   物   理   学   进   展 23   42008 年 8 月 (页 码 :1273~ 1281)   2008遥 感 技 术 在 地 震 研 究 中 的 应 用 进 展陈   彧 1 ,2 ,   徐 瑞 松 1 ,   蔡   睿 1 ,2 ,   王   洁 1 ,2 ,   苗   莉 1 ,2(1. 中 科 院 广 州 地 球 化 学 研 究 所 ,边 缘 海 地 质 重 点 实 验 室 ,广 州   510640 ;   2. 中 国 科 学 院 研 究 生 院 ,北 京   100039)摘   要   本 文 介 绍 了 遥 感 技 术 在 地 震 监 测 和 研 究 中 的 应 用 和 进 展 ,分 析 了 卫 星 热 红 外 遥 感 、 术 和 气 体 遥 感方 法 在 地 震 前 后 地 表 热 红 外 增 温 、 形 变 和 气 体 含 量 改 变 的 研 究 现 状 ,初 步 探 讨 了 该 方 法 的 成 因 机 制 . 本 文 同 时 分 析 了该 技 术 在 地 震 预 报 中 存 在 的 问 题 ,提 出 了 未 来 的 研 究 重 点 词   遥 感 ,地 震 ,热 红 外 温 度 异 常 ,气 体 浓 度 分 析中 图 分 类 号           文 献 标 识 码   A           文 章 编 号   100422903 (2008) 0421273209of N 2 ,     2 ,   2 ,   2(1. y 10640 ,   2. y y j 00039 , of in We of to R We of S in in 日 期   2008202210 ;   修 回 日 期   项 目   国 家 “ 973” 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 (2007、 中 国 科 学 院 院 创 新 ( ,中 国 科 学 院 知 识 创 新 工 程 重 要 方向 项 目 ( 合 资 助 简 介   陈 彧 ,男 ,1983 生 ,在 读 硕 士 研 究 生 ,中 科 院 广 州 地 球 化 学 研 究 所 ,遥 感 与 地 理 信 息 系 统 专 业 . 引   言地 震 预 报 研 究 是 当 今 世 界 性 的 科 学 难 题 之 一 9 世 纪 末 第 一 台 近 代 地 震 仪 问 世 以 来 ,各 国 地 震学 者 都 相 继 开 展 了 地 球 物 理 、 地 球 化 学 、 地 壳 形 变 等手 段 的 观 测 研 究 ,但 地 面 定 点 观 测 手 段 的 局 限 性 ,使人 们 无 法 获 取 大 面 积 动 态 连 续 的 地 震 前 兆 场 信 息 ,制 约 了 地 震 预 报 研 究 的 发 展 . 随 着 卫 星 遥 感 技 术 的发 展 ,红 外 遥 感 、 气 体 反 演 等 技 术 相 继 被 应用 到 地 震 观 测 当 中 ,因 其 宏 观 性 强 ,精 度 高 、 重 复 观察 周 期 短 和 不 受 地 面 条 件 限 制 等 诸 多 优 势 祢 补 了 常规 方 法 的 不 足 ,成 为 研 究 断 裂 活 动 性 及 研 究 地 震 前后 异 常 现 象 的 观 测 手 段 ,大 大 促 进 了 地 震 监 测 和 预报 的 发 展 外 地 震 学 者 已 在 这 方 面 进 行 了 二 十 多 年 的探 索 研 究 ,发 现 了 地 震 前 后 的 一 些 相 关 现 象 可 以 显示 在 遥 感 图 像 上 . 大 量 热 红 外 观 测 表 明 ,由 于 压 力 变化 和 能 量 积 累 ,震 前 地 表 和 近 地 表 温 度 约 增 加 3~6° C ;通 过 测 ,地 表 在 震 前 和 震 后 的 三 维 形变 可 达 数 十 厘 米 到 数 米 ;进 一 步 研 究 表 明 ,遥 感 方 法可 以 观 测 到 地 震 引 起 的 排 气 作 用 ,导 致 了 某 些 气 体( 等 ) 浓 度 的 变 化 . 本 文 介 绍 了以 上 几 项 遥 感 技 术 在 地 震 监 测 和 预 报 中 的 应 用 及 研究 现 状 ,同 时 分 析 了 该 技 术 的 应 用 所 存 在 的 缺 点 和不 足 ,提 出 了 未 来 的 研 究 重 点 地 震 热 红 外 增 温 现 象 研 究自 20 世 纪 80 年 代 末 以 来 ,在 地 震 预 测 预 报 中© 1994   球   物   理   学   进   展 23 卷提 出 了 利 用 卫 星 红 外 遥 感 技 术 进 行 地 震 预 测 的 方法 . 国 内 外 不 少 地 震 学 者 对 几 个 主 要 问 题 作 了 大 量探 讨 :红 外 异 常 与 地 震 和 震 中 的 时 间 空 间 关 系 ;如 何解 释 温 度 异 常 的 出 现 和 消 失 的 物 理 机 制 ;如 何 识 别地 震 的 热 红 外 增 温 现 象 . 通 过 大 量 研 究 和 典 型 震 例对 比 分 析 研 究 ,地 震 学 者 们 取 得 了 许 多 有 意 义 的 研究 结 果 1   地 震 的 热 红 外 遥 感 观 测 研 究80 年 代 ,前 苏 联 A. A. [1 ] 利 用 10000景 像 ,对 中 亚 地 区 的 地 震 活 跃 地 区 进 行 卫星 热 红 外 遥 感 图 像 进 行 分 析 研 究 ,发 现 该 地 区 的 地震 活 动 性 与 遥 感 红 外 异 常 、 断 裂 构 造 的 活 动 有 关 . 异常 温 度 可 达 到 几 度 的 量 级 ,异 常 的 形 态 为 线 性 条 带 时 还 指 出 遥 感 红 外 异 常 与 地 下 水 、 温 室 效 应 等环 境 因 素 也 存 在 一 些 联 系 , [2 , 3 ]在 10 多 年 内 展 开 了 更 深 入的 研 究 ,对 中 国 、 日 本 和 堪 察 加 半 岛 的 热 红 外 遥 感 研究 结 果 表 明 : (1)异 常 通 常 在 震 前 6~ 24 天 出 现 ,并持 续 到 震 后 一 个 星 期 ; (2)异 常 对 M > 4. 7 级 地 震 敏感 ; (3)异 常 范 围 超 过 100 和 10 ; (4) 异常 温 度 达 到 3~ 6° C ; (5) 温 度 异 常 与 断 层 分 布 有 关 ;(6)地 震 井 水 增 温 异 常 与 地 表 温 度 异 常 看 起 来 是 相似 的 地 震 热 红 外 异 常 被 前 苏 联 学 者 发 现 后 ,类似 研 究 也 在 世 界 各 国 相 继 展 开 . 美 国 地 震 学 家 [4 , 5 ] ,对 世 界 多 个 地 震 的 红 外 图 像 以 及 长 波 辐 射 等 多 种 方 法 进 行 分析 ,证 明 了 地 震 前 震 中 附 近 2. 5° 范 围 内 存 在 温 度 异常 许 多 学 者 也 在 这 一 领 域 进 行 了 大 量 的 探 索研 究 . 强 祖 基 [6 ] 等 利 用 卫 星 遥 感 热 红 外 图 像 等 资 料经 过 多 年 的 研 究 ,对 异 常 与 地 震 时 、 空 、 强 三 要 素 的关 系 进 行 分 析 ,结 果 表 明 : (1) 地 震 前 在 远 离 震 中 区出 现 一 大 片 孤 立 增 温 区 ,比 其 周 围 高 出 2~ 6 ℃ ; (2)震 级 愈 大 ,亮 温 增 温 面 积 也 愈 大 ; (3) 利 用 增 温 异 常演 化 来 追 寻 的 未 来 地 震 的 震 中 位 置 ,往 往 是 在 随 着时 间 迁 移 的 增 温 异 常 的 前 缘 或 其 前 锋 与 地 震 带 、 活动 构 造 带 交 汇 部 位 ,或 是 孤 立 亮 温 增 温 异 常 凹 陷 部位 ,或 是 两 组 应 力 热 带 交 汇 部 位 ; (4) 一 般 在 亮 温 增温 异 常 发 展 到 鼎 盛 时 期 后 ,在 几 天 至 60 天 内 发 震 即进 入 短 期 和 临 震 时 期 等 [7 ]以 南 北 地 震 构 造 带 为 例 利 用 卫 星 热 红外 信 息 ,用 地 表 亮 温 残 差 低 频 分 量 分 析 了 关 联断 层 活 动 的 时 空 变 化 . 结 果 表 明 ,在 一 定 时 段 内 ,研究 区 内 的 一 些 断 层 间 除 地 震 活 动 表 现 出 相 互 呼 应 关系 外 ,其 地 表 亮 温 残 差 低 频 分 量 相 似 ,相 关系 数 高 ,说 明 热 红 外 信 息 与 地 震 信 息 共 同 反 映 一 个地 区 断 层 的 关 联 活 动 . 另 外 ,结 果 也 存 在 单 独 由 地 表亮 温 残 差 低 频 分 量 表 现 断 层 关 联 活 动 的 情形 ,即 断 层 间 无 地 震 活 动 的 呼 应 关 系 ,但 也 存 在 的 相 关 性 . 对 空 过 程 分 析 表 明 ,关 联 活动 组 合 可 随 时 间 发 生 变 化 2   地 震 热 红 外 增 温 的 机 制 研 究尽 管 各 国 地 震 学 者 经 过 10 多 年 的 研 究 ,取 得 了不 少 进 展 ,但 目 前 关 于 热 红 外 异 常 与 强 震 孕 育 过 程的 关 系 研 究 尚 没 有 一 个 理 论 得 到 大 多 数 地 震 学 者 的认 可 . 现 阶 段 ,地 震 前 后 的 热 红 外 增 温 机 制 主 要 有“ 气 热 ” 、“ 热 — 力 ” 耦 合 、 地 下 水 致 热 和 岩 石 — 大 气 圈耦 合 等 理 论 .“ 气 热 说 ” 认 为 在 地 震 发 生 前 ,地 应 力 的 不 断 增强 使 岩 层 出 现 裂 缝 ,导 致 油 气 藏 或 地 球 深 部 的 二 氧化 碳 、 甲 烷 、 氢 气 和 氮 气 等 气 体 从 裂 缝 释 放 和 排 放 出来 . 这 些 气 体 在 地 下 或 低 空 受 到 突 变 电 场 和 太 阳 辐射 的 影 响 下 ,地 震 前 在 震 中 区 的 周 围 的 会 出 现 大 面积 增 温 ,从 而 导 致 热 红 外 亮 温 异 常 . 强 祖 基 、 卢 振 权等 通 过 试 验 证 实 了 密 闭 容 器 中 不 同 比 例 的 气 体 在 瞬 变 电 场 和 太 阳 辐 射 的 作 用 下 增 温 可 达5~ 6° C ,与 遥 感 观 测 值 一 致 [6 , 8 , 9 ] 地 震 学 者 [10~ 14 ] 则 指 出 热 - 力 耦 合 和 摩 擦热 是 岩 石 红 外 辐 射 的 两 个 主 要 机 制 . 他 们 认 为 ,地 震导 致 岩 石 的 挤 压 和 断 层 的 摩 擦 生 成 大 量 的 热 量 并 导致 红 外 辐 射 的 增 强 . 90 年 代 以 来 , 部 分 地 震 学者 [10~ 12 ]进 行 了 大 量 的 岩 石 模 拟 试 验 ,测 量 岩 石 在 不同 压 力 从 可 见 光 到 远 红 外 的 光 谱 辐 射 的 动 态 变 化 ,认 为 破 裂 过 程 存 在 遥 感 特 征 波 段 ,并 对 各 种 岩 石 的热 模 量 进 行 分 析 . 随 后 ,吴 立 新 等 [13 ] 对 岩 石 热 弹 性和 摩 擦 增 热 效 应 做 了 更 为 全 面 和 系 统 的 研 究 ,分 析了 岩 石 各 种 应 力 加 载 情 况 下 的 红 外 异 常 :单 轴 压 缩 、压 剪 破 裂 、 双 轴 压 缩 、 粘 滑 和 冲 击 效 应 . 结 果 表 明 :各种 应 力 加 载 都 会 导 致 岩 石 出 现 热 红 外 增 温 异 常 ,异常 部 位 主 要 发 生 在 破 裂 或 摩 擦 冲 击 区 ,但 不 同 加 载情 况 出 现 的 热 红 外 图 像 不 同 水 致 热 理 论 认 为 ,地 壳 中 存 在 着 大 量 的 流体 ,它 们 以 气 体 、 低 粘 滞 性 的 液 体 和 高 黏 度 的 岩 浆 存在 于 地 壳 的 不 同 深 度 . 断 层 挤 压 、 错 动 会 使 地 下 含 水层 压 力 增 大 ,从 而 导 致 了 地 层 深 部 热 液 上 涌 ,同 时 加快 了 地 下 热 水 的 流 动 速 度 和 热 量 交 换 [15~ 17 ] . 陈 红 汉等 [17 ]用 遥 感 方 法 观 测 到 1999 年 台 湾 震4721© 1994   彧 ,等 :遥 感 技 术 在 地 震 研 究 中 的 应 用 进 展前 短 时 间 内 出 现 大 面 积 热 红 外 温 度 异 常 ,并 结 合 射 率 对 热 红 外 温 度 异 常 进 行 分 析 . 他 们认 为 断 层 挤 压 、 错 动 造 成 的 高 压 ,可 以 导 致 地 壳 热 液上 涌 ,并 使 热 量 在 浅 层 积 聚 10 年 提 出 的 岩 石 - 大 气 圈 耦 合 [2 , 3 ] 则 是更 为 全 面 的 理 论 . 该 理 论 认 为 ,增 温 主 要 由 于 岩 石 圈应 力 改 变 ,热 量 通 过 深 部 的 液 体 和 气 体 ,从 断 层 等 地质 构 造 进 入 岩 石 圈 的 上 部 . 同 时 ,液 体 在 地 表 下 数 千米 分 离 成 水 和 气 体 ,这 些 水 可 以 改 变 井 水 和 泉 水 的化 学 成 分 ,气 体 则 排 放 到 大 气 圈 中 . 整 个 过 程 是 一 个综 合 作 用 ,热 水 和 气 体 导 致 了 热 量 传 输 ,温 室 气 体 在低 空 受 到 阳 光 辐 射 增 温 ,地 下 水 位 和 土 壤 湿 度 改 变了 地 表 的 特 性 3   讨 论到 目 前 为 止 ,大 量 的 实 验 例 证 表 明 ,卫 星 热 红 外遥 感 异 常 对 地 震 及 断 裂 活 动 有 着 一 定 的 指 示 作 用 ,地 震 常 常 伴 随 有 地 表 和 底 层 大 气 增 温 、 地 下 热 水 上涌 等 现 象 . 但 由 于 卫 星 热 红 外 遥 感 受 云 层 等 影 响 ,识别 异 常 困 难 ,观 测 到 的 热 红 外 异 常 数 量 还 不 到 全 球地 震 的 10 %. 因 此 ,该 方 法 尚 不 能 完 全 作 为 地 震 预报 的 有 效 手 段 . 且 热 红 外 温 度 受 地 形 地 貌 、 地 物 类型 、 气 象 和 断 裂 活 动 及 地 震 等 诸 多 因 素 的 影 响 ,地 震红 外 异 常 的 提 取 有 相 当 的 难 度 ,屈 春 燕 等 [ 18 ] 曾 在“ 一 次 卫 星 热 红 外 地 震 前 兆 现 象 的 证 伪 ” 中 ,证 明 了2004 年 内 蒙 古 东 部 一 次 地 震 的 热 红 外 异 常 实 为 该地 区 季 节 性 的 大 气 逆 温 现 象 . 为 能 有 效 地 将 深 部 断裂 活 动 及 地 震 引 起 的 热 信 息 从 复 杂 的 红 外 遥 感 数 据中 检 测 出 来 ,地 震 学 者 仍 需 要 在 去 除 大 气 、 地 形 地 貌等 干 扰 信 息 校 正 方 面 作 更 深 入 的 研 究 [19 ] 值 得 注 意 的 是 ,地 震 热 红 外 增 温 的 机 制 也还 存 在 很 多 的 问 题 . 多 数 大 陆 地 震 的 孕 震 区 以 及 发生 破 裂 的 深 度 都 在 5 下 ,而 且 大 多 数 在 10 [ 20 ] . 而 多 数 小 于 5 级 的 地 震 的 破 裂 尺 度 不 超 过2 其 孕 震 区 最 多 达 到 100 m ,在 如 此 深 的 地 方 如此 小 的 震 源 区 发 生 的 前 兆 物 理 过 程 被 地 表 观 测 到 是有 困 难 的 . 例 如 2005 年 九 江 地 震 深 度 为 11 右 [21 ] ,2003 年 内 蒙 古 赤 峰 地 震 深 度 超 过 20 2 ] 假 定 通 常 的 岩 石 透 过 率 ,那 么 在 如 此 深 的 震 源发 生 的 物 理 过 程 引 起 的 温 度 场 或 气 体 场 如 何 在 数 日至 数 周 到 达 地 表 ,是 一 个 具 有 挑 战 性 的 问 题 来 说 ,地 震 增 温 机 制 仍 是 一 大 难 题 . 尽 管 地震 学 家 们 通 过 各 种 实 验 ,提 出 了 各 种 增 温 机 制 ,如 岩石 热 弹 性 和 摩 擦 增 温 效 应 ,气 热 说 ,地 下 水 致 热 及 岩石 - 大 气 圈 耦 合 等 理 论 ,但 由 于 地 球 系 统 的 复 杂 性 ,各 种 理 论 存 在 一 定 的 缺 陷 ,均 无 法 完 全 解 释 震 前 、 震后 的 热 红 外 异 常 ,至 今 还 没 有 一 个 理 论 得 到 多 数 人的 认 可 . 地 震 热 红 外 增 温 机 制 必 然 是 今 后 地 震 学 家们 研 究 的 一 大 热 点 地 震 法 研 究 合 成 孔 径 雷 达 干 涉 )测 量 是 20 世 纪 后 期 迅 速发 展 起 来 的 空 间 对 地 观 测 新 技 术 . 自 从 1989 年 [23 ] 首 次 论 证 了 技 术 可 用 于 探 测厘 米 级 的 地 表 形 变 ; 1993 年 人 [24 ] 利用 A R 数 据 采 集 了 1992 年 的 震的 形 变 场 ,并 用 方 法 计 算 出 精 细 的 地 震 位移 ,获 得 的 卫 星 视 方 向 上 的 地 形 变 化 量 与 野 外 断 层滑 动 测 量 结 果 、 移 观 测 结 果 以 及 弹 性 位 错 模型 进 行 比 较 ,结 果 非 常 一 致 ,研 究 成 果 发 表 在 《 上 , 技 术 在 探 测 地 表 形 变 方 面 的 能 力被 大 家 所 认 识 ,国 内 外 已 有 地 震 学 者 使 用 术对 地 震 形 变 场 进 行 成 图 和 研 究 ,如 1998 年 中 国 的 张北 地 震 [ 25 , 26 ] 、 1999 年 台 湾 震 [27 ] ,1999 年美 国 震 [28 ] ,2003 年 伊 朗 震 [29~ 31 ] ,1994~ 2004 年 摩 洛 哥 序 列 [32 ]等 . 研 究 发 现 ,利 用 地 面 观 测 数 据 和 断层 位 错 模 型 模 拟 的 形 变 图 与 得 结 果 基本 一 致 1   术 是 利 用 两 颗 卫 星 飞 过 相 同 轨 道 (单轨 模 式 )或 者 一 颗 卫 星 两 次 飞 过 相 似 轨 道 (重 复 轨 道模 式 )时 发 出 波 长 相 同 的 线 性 调 频 脉 冲 信 号 ,并 接 收脉 冲 信 号 的 后 向 散 射 回 波 ,来 获 取 同 一 观 测 地 区 的复 图 像 对 . 所 谓 干 涉 ,即 将 一 幅 雷 达 图 像 的 复 共 轭 与另 一 幅 雷 达 图 像 相 乘 ,其 相 位 图 为 干 涉 图 . 根 据 干 涉成 像 数 据 处 理 方 法 的 不 同 ,可 以 分 为 二 轨 法 和 三 轨法 [33 ] 二 轨 法 来 测 量 地 面 形 变 量 需 要 精 确 的 据 . 通 常 的 处 理 方式 是 用 两 幅 像 进 行 干 涉 ,同 时 将 精 确 的 据 用 模 拟 算 法 生 成 干 涉 相 位 ,再 将 二 轨 法 得到 的 干 涉 相 位 与 D 成 的 干 涉 相 位 差 分 运 算 ,就 可 以 得 到 真 实 的 地 面 形 变 产 生 的 干 涉 相 位 法 则 是 采 用 同 一 地 区 的 三 幅 的 像进 行 相 关 处 理 ,通 过 差 分 和 解 缠 ,生 成 由 地 面 形 变 产生 的 干 涉 图 ,其 中 要 求 至 少 有 两 幅 像 是 形 变5721© 1994   球   物   理   学   进   展 23 卷前 所 获 取 的 . 利 用 三 轨 法 测 量 形 变 ,形 变 前 的 两 幅 图像 干 涉 的 作 用 与 二 轨 法 的 致 ,因 此 三 轨 法不 需 要 精 确 的 据 ,对 于 没 有 D 据 的 研究 区 域 来 说 ,三 轨 法 是 一 个 理 想 的 选 择 . 但 是 ,与 二轨 法 相 比 ,三 轨 法 要 进 行 解 缠 ,其 工 作 量 要 大 得 多 2   震 研 究 中 的 应 用1993 年 得 到 的 一 幅 震前 和 三 幅 震 后 图 像 进 行 差 分 干 涉 ,获 取 了 震 著 名 的 “ 蝴 蝶 形 ” 形 变 干 涉 纹 图 ,检 测出 该 地 震 造 成 的 同 震 位 错 形 变 ,并 与 野 外 断 层 滑 动测 量 结 果 、 移 观 测 结 果 以 及 弹 性 位 错 模 型 模拟 结 果 都 非 常 一 致 [24 ] 国 , 张 红 等 [25 ] 利 用 地 震 前 后 2 据 ,对 1998 年 1 月 张 北 — 尚 义 地 震 形 变 场进 行 了 研 究 ,得 到 震 前 、 震 后 的 干 涉 图 及 形 变 干 涉图 ,判 断 出 此 次 地 震 造 成 形 变 量 及 其 定 位 和 范 围 . 并通 过 型 [26 ] ,得 到 断 层 滑 动 角 、 滑 动 方 向 和位 移 量 等 参 数 及 震 源 破 裂 特 征 伊 朗 M = 6. 6) 发 生 了 一 次 强 烈 的地 震 ,是 该 地 区 破 坏 最 强 的 地 震 之 一 . 由 于 是 欧 空 局 星 首 次 观 测 地 震 ,欧 空 局 免 费 提 供 了 7 幅 达 图 像 ,这 也 成 为 各 国 地 震 学 者 对 方 法 进 行 研 究 的 难 得 机 会 . 所 得 7 幅 图 像 中 ,其 中 4幅 是 降 轨 图 像 ,3 幅 是 升 轨 图 像 ,7 幅 图 像 接 受 日 期依 次 为 :2003 年 6 月 11 日 ,2003 年 12 月 3 日 ,2004年 1 月 7 日 ,2004 年 2 月 11 日 ,2003 年 11 月 16日 ,2004 年 1 月 25 日 ,2004 年 2 月 29 日 . 通 过 差 分干 涉 计 算 (图 1) , 区 25 发 生 了 显 著 的形 变 . 查 显 杰 等 [34 ] 通 过 计 算 ,获 取 了 地 震 三 维 形 变位 移 场 ,如 图 2 所 示 ,其 中 (a)和 (b)分 别 为 垂 直 和 水6721© 1994   彧 ,等 :遥 感 技 术 在 地 震 研 究 中 的 应 用 进 展平 位 移 场 . 在 震 震 中 的 东 北 部 ,地 表 最 大 下沉 量 约 20 而 震 中 的 东 南 部 ,地 表 隆 起 最 大 的 位置 达 到 30 根 据 水 平 位 移 场 矢 量 方 向 的 差 异 ,断层 大 致 为 右 旋 走 滑 断 层 . 可 以 勾 绘 出 地 表 断 层 的 走向 ,断 层 呈 “ Y” 字 形 ,与 在 区 实测 的 余 震 数 据 一 致 [35 ] 3   讨   论在 过 去 的 十 多 年 里 ,已 有 相 当 多 的 卫 星 如2、 J 等 获 取 了大 量 图 像 ,并 已 经 被 成 功 用 来 做 干 涉 应 用 . 目 前 , 技 术 与 准 测 量 等 常 用 离 散 监 测 技 术联 合 ,用 于 高 分 辨 率 、 高 精 度 地 捕 获 各 种 地 球 物 理 现象 引 起 的 地 表 位 移 已 表 现 出 了 极 大 的 潜 力 . 但 其 缺点 主 要 有 : (1)由 于 系 统 本 身 因 素 导 致 干 涉 图 质 量 下降 ,如 时 间 间 隔 过 大 、 基 线 长 度 和 轨 道 轻 微 不 平 行 导致 的 相 位 空 间 失 相 关 以 及 雷 达 成 像 的 几 何 局 限 性 导致 的 迭 掩 和 阴 影 现 象 ; (2)地 面 植 被 及 湿 度 的 影 响 导致 干 涉 相 位 在 时 间 上 失 相 关 ; ( 3) 大 气 条 件 的 影响 [36 ] . 差 分 干 涉 图 中 包 含 了 地 表 沉 降 和 大 气 延 迟 的影 响 ,后 者 一 般 可 达 到 数 厘 米 的 ,如 何 有 效 地 去 除 其影 响 ,得 到 精 确 的 形 变 图 是 目 前 迫 切 需 要 解 决 的 问题 要 应 用 于 地 震 破 裂 的 同 震 形 变或 震 后 形 变 ,如 何 将 它 应 用 于 地 震 预 报 还 是 需 要 研究 的 问 题 地 震 大 气 分 析 遥 感3. 1   地 震 排 气 作 用地 球 是 一 个 开 放 的 不 平 衡 体 系 ,4500 从地 核 向 外 不 断 地 排 放 气 体 ,主 要 包 括 气 体 . 气 体 从 地 核 、 地 幔 向 外渗 透 ,压 力 相 对 小 的 时 候 向 大 气 圈 进 行 微 渗 漏 ,也 可以 在 条 件 适 合 的 圈 闭 形 成 油 气 ;压 力 相 对 大 的 时 候 ,可 以 引 发 地 震 、 火 山 爆 发 、 地 壳 变 动 等 地 质 灾 害 ,大量 排 放 还 可 以 改 变 大 气 中 各 种 成 分 的 比 例 ,引 起 气候 变 化 [37 , 38 ] 出 气 作 用 在 前 苏 联 研 究 得 最 为 深 入 ,积 累了 大 量 得 实 测 数 据 资 料 [37 ] . 其 中 ,黑 海 海 底 每 天 排放 到 几 百 万 黑 海 水 体 中 为 800亿 而 小 高 加 索 巴 鲁 姆 花 岗 岩 体 也 大 量 排 气 :21. 1~ 3353. 8 ( a) , 6 85. 4~170. 8 ( a) ,8 113. 9 ( a) . 该岩 体 面 积 1. 4 年 龄 153 岩 体 形 成 后 共 计排 放 . 1 × 1012 6 0. 3 × 1012 80. 2 × 1012 同 时 ,前 苏 联 于 20 世 纪 80 年 代 在 科 拉 半 岛 实施 的 深 钻 探 揭 露 :在 地 下 0~ 6 围 内富 含 气 体 ;6~ 9 度 范 围 内 富含 体 . 德 国 于 20 世 纪 90 年 代 在巴 拉 维 亚 实 施 的 超 深 钻 探 揭 露 ,地 下 400~ 9101 上 也 富 含 气 体 70 年 代 ,地 震 学 者 提 出 强 烈 地 震 发 生 前 ,由 于 构 造 应 力 场 作 用 ,地 球 内 部 的 气 体 会 沿 断 裂 发生 强 烈 喷 气 [39 ] . 自 80 年 代 以 来 ,地 震 学 者 就 将 断 层气 作 为 地 震 前 兆 研 究 的 一 个 重 要 方 面 ,研 究 断 层 气的 技 术 和 方 法 在 我 国 得 到 了 较 大 的 发 展 [40 ] . 断 层 气的 分 析 研 究 主 要 用 于 活 断 层 现 今 活 动 特 征 的 分 段 、地 震 的 监 测 预 报 、 工 程 地 震 和 地 震 烈 度 的 评 价 分 析等 方 面 ,并 取 得 了 长 足 的 进 步 . 研 究 断 层 气 的 组 分 主要 是 : . 我 国 断层 气 研 究 的 深 度 和 广 度 位 于 世 界 前 列 . 其 他 各 国 也对 地 震 前 后 ,大 气 中 水 汽 、 各 种 气 体 和 气 溶 胶 的 变 化进 行 了 研 究 2   地 震 大 气 遥 感 研 究90 年 代 以 来 ,由 于 遥 感 的 理 论 和 技 术 的 发 展 ,新 型 传 感 器 的 出 现 和 进 步 ,地 震 学 者 可 以 通 过 反 演获 得 地 震 前 后 震 中 及 相 关 地 区 大 气 中 的 各 种 气 体 含量 的 变 化 ,对 地 震 前 后 排 气 现 象 进 行 大 面 积 系 统 的研 究 林 等 [ 41 ] 利 用 探 测 仪 (大 气 对 流层 污 染 物 探 测 仪 )对 2000 年 4 月 30 日 青 藏 高 原 积 逸 出 的 情 况 . 图 像 显 示 , 量 异 常 升 高 的区 域 具 形 状 不 规 则 的 圈 层 结 构 ,总 面 积 约 267 万其 体 积 分 数 值 内 高 外 低 ,体 积 分 数 最 大 的 区 域大 致 呈 东 西 向 分 布 ,长 约 800 宽 约 280 整个 出 区 积 分 数 值 为 2002 年 正 常 值 的1. 57~ 4. 10 倍 ,且 该 现 象 在 之 前 数 天 内 是 持 续 存 在的 ,并 认 为 是 2000 年 6 月 6 日 甘 肃 景 泰 9 地
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