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1、次声信号与地震关系研究 郑菲夏雅琴陈维升 ( 北京工业大学地震研究所北京10 0 0 2 2 ) 1 引言 早在2 0 世f 配3 0 年代人们已经发现次声，但真正引起重视并开展研究是在6 0 年代。最早由法国科学家G a v r e a u 于1 9 6 6 年提出，1 9 7 2 年巴黎国际噪声专业会议正式确定次声的定义，我国从7 0 年代以来，也逐渐开展次声波的研 究，但是次声用于地震研究直到8 0 年代才开始有少量报道。次声是频率低于2 0a z 的弹性波。其特点是频率低、 波长长、衰减小、传播远。可用于侦察、通信、医疗、军事等各个领域。 2 次声波异常与地震的对应关系 1 9 9 5
2、 年1 月1 6 日凌晨2 点到5 点，我们的探测装置记录到高达I O S O m V ( 相当于8 4 P a 声压) 的次声异常信号。通 过分析预测，李均之教授预测发震时间应在1 9 9 5 年1 月2 0 日4 天，震级为M s 7 级左右。实况是：1 9 9 5 年1 月1 7 B 凌晨4 ：4 6 ，日本( 3 4 5 。N ，1 3 4 9 。E ) 发生M s 7 2 级地震。 2 0 0 4 年1 2 月1 9 日凌晨3 点到5 点，探测器记录到高达2 1 0 0 m V ( 相当于1 6 8 P a 声压) 的次声异常信号。通过分析， 李均之教授预测发震时间应在2 0 0 4
3、 年1 2 月1 9 - 2 8 日，震级大子8 5 级。实况是：1 2 月2 6 日在印度尼西亚海域发生矩 震级为9 级的地震并引发海啸。 经过多年实践观测发现：世界范围内7 级以上的地震一般情况下都能观测到次声波异常信号。次声异常信号 出现后9 天内会发生地震。用它可以预测发震时间及震级，时间误差小于4 天，震级误差小于0 8 级。次声波方 法已经成为临震预报的重要方法之一，但是目前尚不能确定震中位置，并且对地震次声产生的机理还不是十分清 楚。 3 地震次声信号采集与分析 次声的接收采用中国科学院声学所为我们研制的C S H 5 型电容式次声微音器，探测灵敏度为0 0 1 P a ，3 d
4、 B 频响范围为0 5 2 0 0 s ，动态范围为8 0 d B 。 在次声的接收过程中，会有其它噪声信号的干扰，次声噪音主要是由于湍流涡旋气压波动导致的简言之 就是风。虽然风的湍流运动产生的次声波周期范围和声压均落在所要测曩的次声波范围内，但是长期观测发现湍 流涡旋引起的干扰信号与地震次声信号在波形上存在着明显的差异，可以通过经验对其识别。另外，通过频谱分 析得到地震次声波的有关特征，在此基础上进行数字滤波，从而进一步完善和提高检测精度。 次声波方法已被广泛的应用于核爆监测、火山预警等领域。特别是在核爆监测中，次声监测已被联合国列入 全面禁止核试验条约的囡际监测系统，并在世界范围内建立了6
5、 0 个台站，进行实时监控。在核爆定位中，采用 了谱方法、互相关函数等方法来确定方位。但是这些方法造价高、维护费用昂贵，很难被推广。考虑到地震站的 实际情况，采用三点阵列定位方法卜J 。用三个次声探头构成三元点阵，利用兰个次声探头接收次声信号的时间差， 再根据波形的相关性，得到波传播到任意两传感器的时间延迟，通过公式推导计算出波的方位和波速。利用两个 以上次声观测站算出的方位角交汇即可得震源位置。 4 结论 次声波临震异常信号与地震之间有很好的对应关系利用次声三点阵可以确定震中位置，但是尚存在一些问 题需进一步解决。研究地震次声产生的机理对预测地震有着非常重要的意义。 参考文献 1 M i c h a e lA H H e d l i n G l o b a lm o n i t o r i n go f s u b a u d i b l es o u n di ne a r t h sa t m o s p h e r e O c e a n s2 0 0 3P r o c e e d i n g s I ， 2 0 0 3 , 9 2 谢金来等大气核爆炸次声波远距离传播和监测声学技术，1 6 ，3 ，9 9 1 0 1 ，1 9 9 7
