CN101793972A - 强地震短临预测卫星热红外亮温异常技术 - Google Patents
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Abstract
一种强地震短临预测卫星热红外和短波亮温异常技术，主要利用极轨卫星、静止卫星、气象卫星和小卫星座进行观测，并结合其他载有红外波段扫描仪的卫星，还包括卫星接收设备和图象处理设备，此时，卫星热红外云图的彩色密度分割档次，可对不同季节、不同纬度地区都适用；扫描仪所得灰度值可经大气模型校正获得实际温度值；可能在孕震区云层上方出现降温环现象；同时可能出现怪状云；发生在内陆高原区域的地震其应力热线交汇部位为未来震中，从而使其对地震短临预测的成功率提高到50％以上。
Description
本发明涉及一种强地震短临预测卫星热红外亮温异常技术，也就是用卫星热红外亮温温度异常做地震短临预测，确切地说是做中强以上地震三要素(发震时间、地点和震级)的短临预测方法。本发明属于遥感和地震学领域。
地震预测，特别是短临预测是当今世界一大难题，国内外都处在探索阶段，数十年进展缓慢。地球内部有4个气圈，加上地球外的一个大气圈，这5个气圈在相互运动着，当地震孕育及发震前，在地震周围广大地区岩层受力，微裂隙出现，导致地球大量排气，来自地球深部的CH4、CO2、CO、H2、H+、He、H2O等气体溢出，可以引起地球界面升温或云的降温现象。本发明人在1989年10月开始试验，对地震做过数百次预测分析并获得成功，从此对地震预测这一难题开创了一条全新的途径和方法，即主要是利用载有红外波段扫描仪的美国诺阿极轨卫星、日本葵花静止卫星和中国风云1、2号卫星进行观测，其中极轨卫星扫描面积为一条轨道宽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。其中诺阿卫星可测亮温温度，而葵花卫星同样，前者温度(亮温)分辨率高达0.5℃，而后者的时间分辨率高，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和热冷应力场特征。由于通过卫星提供热红外资料具有准确可靠、覆盖面广、信息量大而且传输速度快等优点，使此项技术预测地震的成功率有突破性的提高，这就是说，本发明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和降温异常，这种现象不同于一般天气增温异常，热红外降温异常与地震具有密切的因果关系。
本发明人于1990年3月15日提出一份题为“用卫星热红外亮温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年7月1日被授权)。此项技术又有新的内容需要补充，因而又于1999年3月5日提出一份题为“用卫星热红外增温异常做地震短临预报”的中国专利申请案：CN97100774.8(该专利已2002年10月2日被授权)，鉴于近两年地震频繁发生，星座卫星带有微波探测云下温度计升空使我们在地震预测研究过程中又积累了大量的资料数据，并从中总结出卫星热红外亮温异常地震预测新技术。为此我们再次提出本专利申请案：“强地震短临预测卫星热红外亮温异常技术”。统计表明，采用这一方法可使地震短临预测的成功率达到更高水平。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；发震时间上待精确划分短期和临近两个类型；进一步探索并排除影响预测的除云之外其它干扰因素。
本发明专利申请的创新点如下所述，这些创新点使得此项技术在2008年的地震预测预报技术获得显著进展。
对于应用热红外预测地震时，除了震前有升温异常现象之外，可能出现特殊的地震前兆现象：
1、可能在孕震区域云层上方出现降温圆环现象。该现象显示出区域性震前特征。例如中国东部1998年1月10日张北-尚义6.2级地震前在该区域上空曾出现明显的降温环现象。
2、孕震区域上空出现亮温增温圆环，此次2008年四川汶川大地震前13天和7天就出现了增温震兆。提出涡旋上涌运动是震前主热应力场。
3、当地震发生在内陆高原区域时，由于地形起伏复杂，难于观察和分辨地震前兆异常现象，此时在一些低洼河谷地带可能出现增温异常，连结这些增温区域能显示出一定的应力热线，而这些应力热线的交汇部位则为未来震中。例如1997年11月8日西藏那曲玛尼7.5级地震前，1999年9月21日台湾集集7.6级大地震，2001年11月14日昆仑山口西8.1级，2008年四川汶川8.0级大地震2009年1月13日海地强震7.3和2010年2月27日智利巨震8.8在孕震区域出现应力热线、场震兆。
本发明的目的是使这种卫星热红外温度异常做地震短临预测的方法进一步提高其预测成功率，特别是缩小其震中位置范围，精确地将发震时间划分为短期和临近两个范围，进一步排除影响预测的干扰因素。本发明已适用于全球各个地区和角落，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用的技术措施如下所述：对卫星热红外云图的彩色密度分割档次，其色彩档次可对不同季节、不同纬度地区都适用，易于捕捉到卫星热红外亮温增温和降温异常前兆。其中色彩档次即亮温档次可在0.5°K至5°K之间，例如N40°以北与N10°至35°在亮温分档上分开，每档次温度值为2°至3°K，而N40°以北则用1°K分档，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)每档次温度值分别为0.5°K至5°K。而且夏季和冬季可采用不同的亮温分档档次。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和降温还是气象过程增温和降温，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，否则就是天气所致。
本发明提出的方法自1989年10月至2000年年底总共预测了5级以上地震99次，其中62次较为成功，即时间、地点和震级的预测都较为精确。由此总结出地震前兆热红外亮温温度异常特性及其演变规律对地震三要素短临预测的关系：
(1)时间：5级以上地震在震前10至20多天出现，温度异常面积可达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天左右可出现增温异常。在云层覆盖时，可在云层上出现降温怪状云，同样可作为短临震兆。
(2)地点：即震中位置可分三个类型，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，前进方向上的温度异常边缘为未来震中。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。第三个类型是地震发生在内陆高原区域时，在一些低洼河谷地带可能出现增温异常，连结这些增温区域能显示出一定的应力热线，这些应力热线交汇部位为未来震中位置。
(3)震级：5级左右地震亮温增温面积10多万平方公里，6级左右地震亮温增温面积40多万平方公里，7级以上地震增温面积则为70万或百多万平方公里。
(4)辅以次声波仪台阵布置，可以对未来地震的发震时间和震级及震中所处的大方向提供有价值的信息。
现在列举实例说明本发明所述方法做地震短临预测较为成功的情况，例如：
1992年4月16日(震前4天)在台湾岛东北侧海域冲绳海槽出现北东向增温异常带，而到4月17日(震前3天)，增温异常向西南及南部海域扩大，此时已跨越台湾东部强地震带花莲海外地区，为此做了地震三要素短临预测，实际上过了三天(4月20目)即发生6.8级地震。
1995年11月22日约旦亚喀巴湾附近的7.5级地震，震前10天在亚喀巴湾内及其北侧陆地附近曾出现孤立增温异常。再次证明此次地震也是有卫星热红外增温异常前兆的。
1998年8月27日新疆伽师6.6级地震，震前15天即8月13日在塔里木西部出现孤立增温异常区，8月1日两组(NE，EW向)应力热线交汇在伽师附近，于8月14日做了地震三要素短临预测，结果于8月27日在新疆伽师(N39.9°，E77.9°)发生了6.6级地震，这是1998年发生在我国最大的地震。此次预测三要素准确。
1999年9月21日中国台湾集集强震M7.6，震前9天即9月12日热应力场呈单臂状，直抵台湾西部地震带。此次预测地震三要素地点差40公里，时间和震级都比较好。
2008年5月12日四川汶川大地震M8.0，震前7天，5月6日热应力场具对接式和来自震中地下的冷气。
Claims (2)
1.一种强地震短临预测卫星热红外亮温异常技术，主要利用极轨卫星、静止气象卫星和卫星星座微波进行观测，并结合其它载有红外波段扫描仪的卫星，以及处理过的卫星遥测得亮温(NCEP)、海区潜热通量。还包括卫星接收设备和图象处理设备，卫星热红外云图的彩色密度分割档次，可对不同季节、不同纬度地区都适用，易于捕捉卫星热红外温度(亮温)异常前兆，其中色彩档次即亮温档次在0.5°K至5°K之间；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计算；根据地形和气团形态来区别地震引起的增温和降温还是气象过程增温和降温，排除掉地形、天气因素导致的干扰信息；由此总结出地震前兆热红外温度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，温度异常面积可达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天左右可出现增温异常现象；次声波异常出现日期起10天内发震。
(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，或前进方向上的单臂状温度异常前缘为未来震中。另一类型是外围增温异常，随着时间向震中附近推进，其前进方向增温区进入活动构造带或强震带部位为未来震中；
(3)震级：5级左右地震增温面积10多万平方公里，6级左右地震增温面积40多万平方公里，7级以上地震增温面积则为70万或数百万平方公里，
其特征在于，可能在孕震区域上方出现降温环现象；孕震区域上空在发震前可能出现怪状云、条带云；地震发生在内陆高原区域时在一些低洼河谷地带可能出现增温异常，连接这些增温区域能显示出一定的应力热线，这些应力热线的交汇部位为未来震中位置。
2.按权利要求1所述的强地震短临预测卫星热红外亮温异常技术，其特征在于，所述亮温分档N40°以北与N10°至35°是分开的，每档次温度值为2°至3°K，而N40°以北则用1°K分档。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)每档次温度值分别为0.5°K至5°K。
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| Date | Code | Title | Description |
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| C06 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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Application publication date: 20100804 |