白家疃臺(tái)重力非潮汐量對比分析及地震動(dòng)事件提取

徐偉民 陳 石 高孟潭 盧紅艷

(中國地震局地球物理研究所，北京 100081)

北京國家地球觀象臺(tái)(白家疃臺(tái))在“十五”改造后，布設(shè)了一臺(tái)gPhone 重力儀(原PET031)記錄重力固體潮，該儀器自2008 年起持續(xù)穩(wěn)定工作；臺(tái)站原有大地動(dòng)力TRG-1 型潮汐記錄重力儀(#804)，自20 世紀(jì)80 年代以來持續(xù)穩(wěn)定工作，具有穩(wěn)定良好的重力固體潮觀測記錄。白家疃臺(tái)的兩臺(tái)潮汐重力儀器的重力固體潮觀測值，為研究和分析提供了寶貴的數(shù)據(jù)資料。

基于兩臺(tái)潮汐重力儀2008 年1 月1 日至2011 年5 月9 日的觀測值，采用最新的預(yù)處理方法對原始觀測值進(jìn)行修正，顧及大氣重力負(fù)荷效應(yīng)，并對漂移進(jìn)行擬合，最后濾除潮汐分量，獲得臺(tái)站重力固體潮非潮汐量。并將臺(tái)站重力非潮汐量同GRACE 衛(wèi)星重力結(jié)果對比分析，同時(shí)考慮區(qū)域陸地水含量對非潮汐量的影響。此外，嘗試在原始重力潮汐觀測值基礎(chǔ)上對地震動(dòng)事件進(jìn)行提取，研究地震前后的非潮汐量變化以及地震對臺(tái)站儀器記錄的影響。

潮汐原始觀測數(shù)據(jù)的預(yù)處理，采用國際固體潮中心（ICET）推薦的通用標(biāo)準(zhǔn)潮汐數(shù)據(jù)預(yù)處理軟件TSOFT，分別對原始記錄中的間斷、階躍、突跳、地震等干擾信號處理，獲得良好連續(xù)的記錄值；顧及大氣負(fù)荷效應(yīng)，采用單系數(shù)大氣重力導(dǎo)納值來計(jì)算大氣影響；進(jìn)一步針對預(yù)處理后觀測值中尚存在的漂移，基于分段曲線擬合予以消除；在此基礎(chǔ)上，通過Pertesv’s Filtering 濾除潮汐觀測值中的主要潮汐分量，獲得重力固體潮非潮汐量，即區(qū)域重力場變化的連續(xù)記錄。與傳統(tǒng)的潮汐處理方法對比，基于標(biāo)準(zhǔn)處理方法得到的非潮汐量精度大大提高；兩臺(tái)儀器的非潮汐量變化趨勢和幅值一致，符合客觀事實(shí)。引入該區(qū)域的GRACE 衛(wèi)星重力結(jié)果，并將其與得到的非潮汐量變化對比分析，衛(wèi)星重力結(jié)果和地面重力非潮汐量具有很強(qiáng)的相關(guān)性，變化趨于一致，進(jìn)一步論證了獲得的臺(tái)站重力非潮汐量的可靠性。注意到重力非潮汐量中存在近似季節(jié)性的周期變化趨勢，考慮陸地水含量的影響，采用同實(shí)際陸地水含量比較符合的CMAP 陸地水模型，計(jì)算重力非潮汐量與陸地水含量變化的相關(guān)性，二者較好的相關(guān)性說明了陸地水含量變化對重力非潮汐量的重大影響。

圖1 提取的地震動(dòng)事件與地震目錄對比（a）為PET031 提取的地震動(dòng)事件；（b）為#804 提取的地震動(dòng)事件；（c）為首都圈地震目錄

圖中粗箭頭為在首都圈地震目錄中的地震，在BJT-031 和BJT-804 中均被提取，細(xì)箭頭表示地震事件只在一臺(tái)儀器上被提取。圖中3 條虛線依次為2008 年汶川、2010 年玉樹和2011 年日本3 次大地震。

此外，為分析臺(tái)站周圍地震等事件對儀器觀測記錄的影響，在原始潮汐重力觀測記錄基礎(chǔ)上，設(shè)置相應(yīng)參數(shù)，基于TSOFT 軟件對地震動(dòng)事件進(jìn)行提取，并將結(jié)果同地震目錄進(jìn)行對比。結(jié)果表明，基于標(biāo)準(zhǔn)預(yù)處理軟件TSOFT 的預(yù)處理方法，得到的臺(tái)站重力非潮汐量精度較高；白家疃臺(tái)兩臺(tái)潮汐重力記錄儀結(jié)果可靠，與GRACE 衛(wèi)星重力結(jié)果一致；區(qū)域陸地水含量對重力非潮汐量（即區(qū)域連續(xù)重力場）的變化影響較大；基于TSOFT 在原始潮汐重力記錄基礎(chǔ)上能實(shí)現(xiàn)對地震動(dòng)事件的提取和檢測，結(jié)果同地震目錄符合較好，有利于分析臺(tái)站周圍地震動(dòng)事件對儀器觀測記錄的影響。