2017 年8 月8 日九寨溝7.0 級地震長波 輻射異常特征1

戴 勇 高立新 格 根 查 斯 劉永梅 裴東洋

（內(nèi)蒙古自治區(qū)地震局，呼和浩特 010010）

引言

長波輻射（Outgoing Long-wave Radiation，簡稱OLR），又稱熱輻射通量密度，是指地-氣系統(tǒng)向外層空間發(fā)射的電磁波能量密度，OLR 是對紅外單波段遙測數(shù)據(jù)經(jīng)再處理后形成的寬波段（5—50μm）信息（康春麗等，2007；劉德富等，2003）。1990 年孫洪斌等探討了OLR 與地震的關(guān)系，首次將OLR 引入地震預(yù)測領(lǐng)域（孟慶巖等，2014）。此后，我國科研人員陸續(xù)利用美國國家海洋大氣局（NOAA）等機構(gòu)提供的OLR 數(shù)據(jù)，研究其與地震的關(guān)系，并研制如距平、渦度、小波等異常提取方法，研究2004 年蘇門答臘島8.7 級地震、2008 年汶川8.0 級地震、2013 年岷縣漳縣6.3 級地震、2015 年阿拉善左旗5.8 級地震等典型震例，總結(jié)OLR 相關(guān)異常判定依據(jù)和預(yù)測指標（魏志恒等，2017；戴勇等，2016；康春麗等，2009；荊鳳等，2009；戴勇等，2009；康春麗等，2008；王亞麗等，2008；Ouzounov 等，2007；劉德富等，2005；劉德富等，2003；劉德富等，1999；劉德富等，1997），同時通過開展巖石試驗、嘗試結(jié)合氣象參數(shù)等對異常機理進行研究（康春麗等，2008；吳立新等，2004a，2004b，2004c，2004d；鄧明德等，1997；Freund，2003；徐秀登等，2001；強祖基等，1992）。OLR 在地震預(yù)測領(lǐng)域中的應(yīng)用具有廣闊前景，地震學(xué)家可在震例積累、強干擾弱信息提取技術(shù)、機理分析等方面開展深入研究。

2017 年8 月8 日21 時19 分（北京時間），四川省阿壩州九寨溝縣（103.82°E，33.20°N）發(fā)生7.0 級強震（簡稱九寨溝地震），震源深度20km，此次地震是繼2008 年汶川8.0 級地震和2013 年蘆山7.0 級地震后，在四川發(fā)生的又一次破壞性地震。九寨溝地震附近有塔藏斷裂、虎牙斷裂、岷江斷裂和雪山梁子斷裂等多條活動斷裂帶，這些斷裂是青藏高原或其塊體的邊界斷裂帶，周邊地震活動極為強烈，震中附近200km 范圍內(nèi)曾發(fā)生9 個7.0 級以上地震，其中包括1654 年甘肅天水8.0 級地震和1879 年甘肅武都8.0 級地震（房立華等，2018；楊彥明等，2017）。本文將九寨溝地震震中所在區(qū)域（95.00°—110.00°E，25.00°—45.00°N）作為研究區(qū)，重點分析九寨溝地震前后研究區(qū)內(nèi)OLR 時空演化特征。

1 資料與處理方法

2 主要結(jié)果

2.1 OLR 空間演化特征

圖1 所示為九寨溝地震震區(qū)月尺度OLR 背景場變化特征。由圖1 可知，冬季（12、1、2月）和春季（3—5 月），研究區(qū)未出現(xiàn)顯著的逐月變化，僅在30°N 以南區(qū)域存在呈緯向分布的OLR 大于228W/m2的高值區(qū)。夏季（6—8 月）和秋季（9—11 月），夏季和秋季期間，青藏高原OLR 逐月變化不明顯，環(huán)青藏高原區(qū)域OLR 逐月變化顯著，其中，35°N 以北區(qū)域主要分布有巴丹吉林沙漠、騰格里沙漠、烏蘭布和沙漠、庫布齊沙漠、毛烏素沙漠等（李寬，2017），區(qū)域內(nèi)植被稀少，地面比熱容小，OLR 自6 月開始顯著增強，至8 月達到最強，之后逐月減弱；35°N 以南、104°E 以東區(qū)域主要分布有海拔相對較低的成都平原，季節(jié)性變化顯著，夏季氣溫高且雨水充沛，OLR 自7 月開始顯著增強，至8 月達到最強，9 月顯著減弱。

圖1 九寨溝地震震區(qū)OLR 背景場逐月變化圖（一） Fig. 1 Monthly variation of OLR background field in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

圖1 九寨溝地震震區(qū)OLR 背景場逐月變化圖（二） Fig. 1 Monthly variation of OLR background field in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

圖2 所示為九寨溝地震震區(qū)在2017 年的OLR 逐月變化特征，與該區(qū)域OLR 月尺度背景場相比，相同之處是環(huán)青藏高原區(qū)域OLR 存在明顯的逐月變化特征；不同之處是：①研究區(qū)2017 年的OLR 逐月變化比背景場逐月變化更加顯著；②對于巴顏喀拉塊體來說，2017 年7 月OLR 值明顯高于OLR 多年以來的背景場值，該異?，F(xiàn)象出現(xiàn)后，巴顏喀拉塊體西北緣發(fā)生九寨溝地震。

圖2 九寨溝7.0 級地震震區(qū)2017 年OLR 場逐月變化圖（一） Fig.2 Monthly variation of OLR field in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

圖2 九寨溝7.0 級地震震區(qū)2017 年OLR 場逐月變化圖（二） Fig.2 Monthly variation of OLR field in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

研究區(qū)OLR 原始值的變化受地形、地貌、季節(jié)等因素的影響，為了對可能的異常進行有效識別，采用距平方法剔除OLR 背景變化特征，結(jié)果如圖3 所示。由圖3 可知，震前1 個月內(nèi)九寨溝地震震中附近出現(xiàn)Y 形態(tài)高值區(qū)，其主體區(qū)域沿著巴顏喀拉塊體南緣邊界帶，重要分支橫跨巴顏喀拉塊體，直接延伸至九寨溝地震震中。在震時和震后，上述高值區(qū)消失。

圖3 九寨溝7.0 級地震震區(qū)2017 年OLR 距平場逐月變化圖 Fig. 3 Monthly variation of OLR anomalies in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

2.2 震中附近格點OLR 時序特征

本節(jié)重點分析緊鄰震中的（105.00°E，32.50°N）、（105.00°E，35.00°N）、（102.50°E，35.00°N）、（102.50°E，32.50°N）4 個格點OLR 時序特征（見圖4）。

圖4 九寨溝地震震中附近格點OLR 時序曲線 Fig. 4 OLR time series curves of grids near the epicenter of the Jiuzhaigou Earthquake

由圖4 可知，4 個格點OLR 背景值在4—9 月均存在由季節(jié)變化引起的上升—轉(zhuǎn)折—下降的變化過程，其中最高值均出現(xiàn)在8 月。4 個格點OLR 在2017 年4—9 月同樣出現(xiàn)上升—轉(zhuǎn)折—下降的變化，但與背景變化的區(qū)別是，最高值出現(xiàn)在7 月，比由季節(jié)引起的OLR 變化提前一個月。去除背景變化后的4 個格點OLR 值在2017 年4—9 月未出現(xiàn)連續(xù)的上升和下降變化，僅在2017 年7 月出現(xiàn)顯著大于其他月份的現(xiàn)象，說明九寨溝地震發(fā)生前震中區(qū)域附近存在顯著OLR 增加異?，F(xiàn)象。

3 結(jié)論

（1）九寨溝地震震區(qū)月尺度OLR 背景場存在分區(qū)特征，青藏高原OLR 逐月變化不明顯，而環(huán)青藏高原區(qū)域OLR 逐月變化顯著。其中，35°N 以北區(qū)域顯著變化時段為6—10 月，35°N以南、104°E 以東區(qū)域顯著變化時段為7—9 月。

（2）2017 年7 月巴顏喀拉塊體OLR 值明顯高于該區(qū)域OLR 多年以來的背景場值，該異?，F(xiàn)象出現(xiàn)后，巴顏喀拉塊體東北緣發(fā)生九寨溝地震。

（3）距平結(jié)果顯示，震前1 個月內(nèi)九寨溝地震震中附近出現(xiàn)OLR 高值區(qū)，其主體區(qū)域沿著巴顏喀拉塊體南緣邊界帶，重要分支橫跨巴顏喀拉塊體，直接延伸至九寨溝地震震中（見圖5）。

圖5 巴顏喀拉塊體東緣活動構(gòu)造特征和歷史強震（謝祖軍等，2018） Fig. 5 Characteristics of active tectonics and historical strong earthquakes in the eastern margin of the Bayan Hara block （Xie Zujun et al., 2018）

（4）緊鄰九寨溝地震震中的4 個格點OLR 變化特征基本一致，即在2017 年4—9 月出現(xiàn)上升—轉(zhuǎn)折—下降變化，最高值出現(xiàn)在7 月。去除背景變化后的4 個格點OLR 值變化特征也基本一致，即在2017 年4—9 月未出現(xiàn)連續(xù)的上升和下降變化，僅在2017 年7 月出現(xiàn)顯著大于其他月份的現(xiàn)象，說明九寨溝地震發(fā)生前震中區(qū)域存在顯著OLR 增加異常現(xiàn)象。

（5）運用地球放氣假說（強祖基等，1997；徐秀登等，1995）對九寨溝地震前OLR 異常機理進行初步探討：九寨溝地震前，OLR 異常區(qū)出現(xiàn)在構(gòu)造塊體邊界帶上或斷裂附近，可能由于震前CO2、CH4等氣體沿斷裂逸出，增加了斷裂及其附近區(qū)域低空溫室氣體含量，致使上述區(qū)域OLR 增強顯著，當然，這僅是合理假設(shè)，九寨溝地震OLR 異常變化也可能是由多種因素綜合引起的，需要通過搜集氣象、地質(zhì)、地球物理等方面的資料進行處理、分析和論證。