孟慶巖 盧 顯 邵楠清申旭輝 耿 飛 王園園

1) 中國(guó)北京100101中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所 2) 中國(guó)北京100045中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心 3) 中國(guó)南京210044南京信息工程大學(xué)大氣物理學(xué)院 4) 中國(guó)北京100085中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所 5) 中國(guó)山東青島266590山東科技大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與工程學(xué)院

?

地震紅外背景場(chǎng)研究進(jìn)展與示范區(qū)亮溫背景場(chǎng)構(gòu)建*

1) 中國(guó)北京100101中國(guó)科學(xué)院遙感與數(shù)字地球研究所 2) 中國(guó)北京100045中國(guó)地震臺(tái)網(wǎng)中心 3) 中國(guó)南京210044南京信息工程大學(xué)大氣物理學(xué)院 4) 中國(guó)北京100085中國(guó)地震局地殼應(yīng)力研究所 5) 中國(guó)山東青島266590山東科技大學(xué)測(cè)繪科學(xué)與工程學(xué)院

本文綜合闡述了國(guó)內(nèi)外紅外背景場(chǎng)的研究進(jìn)展， 進(jìn)而基于2010—2013年FY-2E衛(wèi)星熱紅外亮溫?cái)?shù)據(jù)構(gòu)建了首都圈和甘青川交界地區(qū)的亮溫背景場(chǎng)， 并對(duì)其時(shí)空演化特征予以分析． 研究結(jié)果表明， 紅外亮溫背景場(chǎng)時(shí)間上主要受季節(jié)變化影響， 空間上主要受地形影響， 為地震熱異常的判定和識(shí)別提供了研究基礎(chǔ)和依據(jù)．

衛(wèi)星遙感 地震 熱紅外異常 背景場(chǎng) 首都圈 甘青川交界區(qū)

引言

地震是人類(lèi)面臨的重大自然災(zāi)害之一， 我國(guó)更是全球陸內(nèi)地震活動(dòng)最嚴(yán)重的國(guó)家， 我國(guó)境內(nèi)地震具有活動(dòng)頻度高、 強(qiáng)度大、 分布廣、 震源淺等特點(diǎn)(羅灼禮等， 1997)， 因此， 加強(qiáng)地震科學(xué)研究以支撐監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)至關(guān)重要． 20世紀(jì)末， 震前地表熱異常被證實(shí)并陸續(xù)開(kāi)展研究， 取得了一些成果(強(qiáng)祖基等， 1990； 徐秀登等， 1991， 1992)． 隨著遙感技術(shù)的快速發(fā)展， 海量時(shí)空連續(xù)的紅外遙感數(shù)據(jù)為多時(shí)空尺度震前熱異常分析奠定了良好的基礎(chǔ)． 而震前熱異常是相對(duì)背景信息而言， 作為由季節(jié)更替、 地理位置、 下墊面、 天氣變化等非震因素疊加的熱紅外背景噪聲， 背景場(chǎng)是區(qū)別地震異常的判斷標(biāo)準(zhǔn)(孟慶巖等， 2014)， 是判定地震異常的前提和基礎(chǔ)． 因此， 紅外背景場(chǎng)研究對(duì)開(kāi)展地震前兆研究和監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)具有重要意義和實(shí)用價(jià)值． 本文擬系統(tǒng)介紹紅外背景場(chǎng)的構(gòu)建方法， 總結(jié)其研究現(xiàn)狀， 并采用我國(guó)靜止氣象衛(wèi)星數(shù)據(jù)構(gòu)建首都圈和甘青川交界地區(qū)的月、 季、 年紅外亮溫背景場(chǎng)， 研究其時(shí)空演化特征， 以期為紅外背景場(chǎng)構(gòu)建與研究提供參考．

1 地震紅外背景場(chǎng)研究進(jìn)展

1.1 紅外背景場(chǎng)研究現(xiàn)狀

震前熱異?，F(xiàn)象被證實(shí)后， 地震熱異常研究陸續(xù)展開(kāi)， 一般通過(guò)計(jì)算震前數(shù)月或數(shù)日的紅外參量場(chǎng)與紅外背景場(chǎng)的差值提取異常， 間接地促進(jìn)了紅外背景場(chǎng)研究．

目前， 紅外背景場(chǎng)的構(gòu)建主要采用均值法， 即基于多年歷史數(shù)據(jù)取均值， 進(jìn)而分析其時(shí)空演變特征． 陳順云(2006)基于1981—2001年美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration， 簡(jiǎn)寫(xiě)為NOAA)發(fā)布的地表亮溫?cái)?shù)據(jù)， 采用小波分析方法， 提取了地表亮溫年變基準(zhǔn)場(chǎng)， 并與傳統(tǒng)均值法對(duì)比， 認(rèn)為該方法構(gòu)建的基準(zhǔn)場(chǎng)離散度更?。?馬曉靜(2008)以2000—2001年GMS-5各月高值和月均值構(gòu)建中國(guó)大陸地區(qū)的亮溫背景場(chǎng)， 并分析其時(shí)空分布特征， 提出亮溫梯度概念來(lái)探討月亮溫差值與大地?zé)崃髦档年P(guān)系． 荊鳳等(2009)基于1979—2008年NOAA長(zhǎng)波輻射月均值， 構(gòu)建中國(guó)及其周邊地區(qū)的長(zhǎng)波輻射月背景場(chǎng)， 認(rèn)為還需進(jìn)一步對(duì)構(gòu)造區(qū)域內(nèi)的長(zhǎng)波輻射特征進(jìn)行細(xì)化分析． 溫少妍(2011)基于NOAA地表亮溫?cái)?shù)據(jù)， 采用均值法構(gòu)建首都圈和祁連山的旬、 月、 年亮溫背景場(chǎng)， 其結(jié)果顯示亮溫空間分布主要受地形地貌與斷層控制． 閆麗莉(2012)基于中分辨率成像光譜儀(moderate-resolution imaging spectroradiometer， 簡(jiǎn)寫(xiě)為MODIS)和先進(jìn)的微波掃描輻射計(jì)(advanced microwave scanning radiometer， 簡(jiǎn)寫(xiě)為AMSR)所獲取的數(shù)據(jù)， 采用均值法分別構(gòu)建了川滇地區(qū)紅外亮溫和微波亮溫月背景場(chǎng)， 并研究二者的定量關(guān)系， 某種程度上彌補(bǔ)了因云雨天氣無(wú)法獲取紅外亮溫而產(chǎn)生的數(shù)據(jù)連續(xù)性差的問(wèn)題．

利用均值法構(gòu)建背景場(chǎng)在地震異常提取中的應(yīng)用較廣泛， 多采用長(zhǎng)時(shí)間序列數(shù)據(jù)． 例如： 陳梅花等(2006)使用了1980—2003年長(zhǎng)達(dá)23年的地表潛熱通量(surface latent heat flux, 簡(jiǎn)寫(xiě)為SLHF)日值數(shù)據(jù)； Panda等(2006) 使用了2000—2004年MODIS地表溫度數(shù)據(jù)； 李金平等(2008)選取1995—1998年長(zhǎng)達(dá)4年的NOAA熱紅外數(shù)據(jù)； 荊鳳等(2012)選取2001—2011年長(zhǎng)達(dá)11年的NOAA長(zhǎng)波輻射渦度場(chǎng)．

由于數(shù)據(jù)量不足和異常提取方法不同等原因， 部分研究人員通過(guò)選取某時(shí)間點(diǎn)或某空間區(qū)域的熱參量場(chǎng)作為基準(zhǔn)背景場(chǎng)開(kāi)展特定震例研究． 康春麗等(2003)以昆侖山口西MS8.1地震前平靜期2001年11月3日GMS-5亮溫場(chǎng)作為背景場(chǎng)， 采用差值法分析該地震前后的亮溫變化． 馬未宇(2008)針對(duì)汶川地震， 根據(jù)天體引潮力周期提取時(shí)間信號(hào)， 將天體引潮力由正值轉(zhuǎn)為負(fù)值的當(dāng)天美國(guó)國(guó)家環(huán)境預(yù)報(bào)中心(National Centers for Environmental Prediction， 簡(jiǎn)寫(xiě)為NCEP)溫度場(chǎng)作為背景場(chǎng)開(kāi)展研究． 陳梅花等(2007)針對(duì)2000年姚安MS6.5地震， 采用斷裂帶內(nèi)外差值法， 以斷裂帶外15—30 km亮溫場(chǎng)均值作為參考背景， 將斷裂帶15 km內(nèi)的亮溫場(chǎng)作為地震熱異常區(qū)， 對(duì)二者進(jìn)行差值提取異常．

綜上可見(jiàn)， 國(guó)內(nèi)外研究人員基于地表溫度、 亮溫、 長(zhǎng)波輻射、 潛熱通量、 NCEP資料， 多以長(zhǎng)時(shí)間序列均值作為背景場(chǎng)， 但也有以震前某平靜期， 或以空間鄰近地震活動(dòng)區(qū)的相對(duì)平靜區(qū)的熱參量場(chǎng)作為背景場(chǎng)， 運(yùn)用差值法提取震前熱異常信息， 用以研究震前熱異常與地震的時(shí)空關(guān)系．

1.2 紅外背景場(chǎng)研究現(xiàn)存不足

盡管紅外背景場(chǎng)研究已引起一定重視， 但在背景場(chǎng)構(gòu)建尺度、 理論分析及數(shù)據(jù)廣度等方面的關(guān)注尚不足． 構(gòu)建尺度上， 以往的紅外背景場(chǎng)研究多針對(duì)較大時(shí)空尺度分析其宏觀特征， 精細(xì)尺度分析相對(duì)較少， 缺少針對(duì)具體研究區(qū)域時(shí)空演變特征的系統(tǒng)分析， 且多時(shí)間尺度分析不夠， 使背景場(chǎng)特征研究難以深入． 理論分析上， 紅外背景場(chǎng)影響因子體系尚不系統(tǒng)， 也不成熟， 其影響機(jī)理研究不多， 特別是針對(duì)下墊面具體特征、 大氣運(yùn)動(dòng)等因素分析不足， 尚未形成一套成熟的真實(shí)性檢驗(yàn)技術(shù)流程， 導(dǎo)致背景場(chǎng)在地震異常提取中的應(yīng)用程度不夠． 數(shù)據(jù)廣度上， 目前紅外背景場(chǎng)數(shù)據(jù)源主要為NOAA和MODIS， 國(guó)產(chǎn)衛(wèi)星數(shù)據(jù)應(yīng)用較少， 缺乏多源數(shù)據(jù)的融合和對(duì)比分析．

綜上， 亟需強(qiáng)化基于多源數(shù)據(jù)的多時(shí)空尺度紅外背景場(chǎng)構(gòu)建研究， 綜合多因子建立其影響因子體系， 加強(qiáng)影響機(jī)理研究． 本文將針對(duì)以上問(wèn)題， 利用4年FY-2E衛(wèi)星數(shù)據(jù)， 構(gòu)建首都圈和甘青川交界地區(qū)兩個(gè)地震危險(xiǎn)區(qū)不同尺度的紅外亮溫背景場(chǎng)， 并初步探討其時(shí)空演化特征．

2 亮溫背景場(chǎng)構(gòu)建方法

2.1 數(shù)據(jù)

我國(guó)FY-2E靜止氣象衛(wèi)星于2008年12月成功發(fā)射， 其有效觀測(cè)范圍為60°S—60°N， 45°E—165°E， 其亮溫?cái)?shù)據(jù)從2009年底對(duì)外發(fā)布， 空間分辨率為5 km．

由于白天的太陽(yáng)輻射對(duì)地表亮溫的觀測(cè)數(shù)據(jù)影響較大， 因此本文選取24:00—4:00時(shí)段內(nèi)5個(gè)整點(diǎn)的觀測(cè)資料進(jìn)行研究． 在亮溫背景場(chǎng)構(gòu)建之前， 首先根據(jù)數(shù)據(jù)格式完成投影和插值計(jì)算， 再用補(bǔ)窗法對(duì)每個(gè)像元進(jìn)行簡(jiǎn)單去云處理， 以保證亮溫背景場(chǎng)計(jì)算結(jié)果能真實(shí)地反映無(wú)震時(shí)期的亮溫正常變化規(guī)律． 本文采用2010年1月12日—2013年12月30日的亮溫?cái)?shù)據(jù)， 預(yù)處理完成后共得到1385個(gè)數(shù)據(jù)文件．

2.2 亮溫背景場(chǎng)構(gòu)建

構(gòu)建研究區(qū)域連續(xù)多年的紅外亮溫背景場(chǎng)， 對(duì)該區(qū)域震前亮溫異常提取十分重要． 本文基于4年FY-2E靜止衛(wèi)星紅外夜間亮溫?cái)?shù)據(jù)， 計(jì)算首都圈和甘青川交界區(qū)不同時(shí)段的亮溫均值作為背景場(chǎng)表征量. 亮溫均值的表達(dá)式為

圖1 背景場(chǎng)構(gòu)建方案Fig.1 Background field construction

(1)

式中，T(x,y,t)為(x,y)處t時(shí)刻N(yùn)年內(nèi)的亮溫輻射平均值,N為所用數(shù)據(jù)的時(shí)間長(zhǎng)度，Ti(x,y,t)為研究區(qū)域點(diǎn)(x,y)處第i年t時(shí)刻的輻射觀測(cè)值.

應(yīng)用該方法分別計(jì)算分析首都圈和甘青川交界區(qū)兩個(gè)研究區(qū)的亮溫背景場(chǎng)變化特征， 具體計(jì)算結(jié)果包括月均值、 季均值和年均值， 構(gòu)建方案如圖1所示， 在該構(gòu)建基礎(chǔ)上分析背景場(chǎng)變化規(guī)律和影響因素.

3 首都圈地區(qū)亮溫背景場(chǎng)

3.1 研究區(qū)概況

首都圈地區(qū)(圖2)是位于華北地區(qū)坳陷盆地北緣的地震活動(dòng)較強(qiáng)區(qū)域， 在區(qū)域正斷層

圖2 首都圈研究區(qū)及斷裂分布 Fig.2 Capital circle region and faults

控制的應(yīng)力場(chǎng)作用下形成一系列盆-嶺構(gòu)造(韓月萍等， 2009)． 這些NEE向盆地和斷裂分布最終形成了以燕山山脈隆起為背景面向華北平原沉降的格局(王若柏等， 2004)．

3.2 亮溫背景場(chǎng)時(shí)空特征

2010—2013年首都圈亮溫月背景場(chǎng)主要受季節(jié)更替和地形變化的影響． 以2013年亮溫月背景場(chǎng)為例(圖3)， 首都圈亮溫背景場(chǎng)總體表現(xiàn)為夏季高、 冬季低的變化趨勢(shì)， 研究時(shí)段內(nèi)1—7月亮溫逐漸升高， 至8月亮溫值達(dá)到最高， 而后逐漸降低直至12月． 上述亮溫變化與季節(jié)變化規(guī)律相符， 也符合當(dāng)?shù)貧鉁刂档淖兓?guī)律． 空間上， 研究區(qū)東南部華北平原的亮溫值明顯高于西北部山區(qū)． 同時(shí)， 亮溫值隨地形海拔高度的增加逐漸降低， 表明亮溫值與地表高程主要呈負(fù)相關(guān)． 此外， 如圖3所示， 渤海灣水域溫度偏高， 其變化幅度相對(duì)于華北平原較小， 而西北部山區(qū)的亮溫變化隨季節(jié)變化幅度最大， 這些現(xiàn)象均與地表熱輻射特性一致．

圖3 2013年首都圈紅外亮溫月背景場(chǎng)

由圖3所示的2013年紅外亮溫月背景場(chǎng)變化可以看出， 在3， 4， 10， 11和12月， 有一條區(qū)域紅外亮溫較周邊區(qū)域略高， 該區(qū)域?qū)儆谔猩矫}東邊緣， 海拔較高， 卻呈現(xiàn)出與“亮溫與高程呈負(fù)相關(guān)”這一規(guī)律相反的異?，F(xiàn)象． 初步研究認(rèn)為該區(qū)域地處華北平原與西北部山區(qū)交界， 偏西風(fēng)帶來(lái)的濕空氣由于太行山脈的阻擋， 在爬坡過(guò)程中被迫抬升凝結(jié)水汽， 釋放潛熱， 并在山脈背風(fēng)坡一側(cè)下沉增溫， 形成干燥高溫的氣流， 造成“焚風(fēng)效應(yīng)”， 從而導(dǎo)致該區(qū)域亮溫異常增高．

圖4給出了2010—2013年首都圈地區(qū)的亮溫季背景場(chǎng)． 可以看出： 首都圈地區(qū)的季亮溫值變化主要受地形和季節(jié)兩因素控制， 從時(shí)間上總體表現(xiàn)為夏高冬低、 春秋相似的年變特征， 這些現(xiàn)象均符合季節(jié)變化規(guī)律． 亮溫值的高值區(qū)總體還是分布在東南部的華北平原， 西北山區(qū)的亮溫值則普遍較低； 華北平原與太行山脈過(guò)渡的東邊緣表現(xiàn)為明顯高溫帶， 除夏季外均表現(xiàn)得較為明顯．

圖4 首都圈2010—2013年亮溫季背景場(chǎng)

圖5 2010—2013年首都圈歷年亮溫年背景場(chǎng)

圖5給出了首都圈地區(qū)2010—2013年的年平均亮溫背景場(chǎng)． 可以看出： 亮溫背景場(chǎng)變化與地形變化保持一致， 同時(shí)受斷裂構(gòu)造的影響也較為明顯， 在紅外背景場(chǎng)圖中地物的地形、 地貌清晰可見(jiàn)， 但在年平均背景場(chǎng)中一些信息被平滑掉了． 2010—2013年亮溫年背景場(chǎng)顯示首都圈地區(qū)亮溫在2011年最高， 2012年和2013年溫度值偏低. 這些均可為地震熱異常的識(shí)別提供可靠依據(jù)和標(biāo)準(zhǔn)．

4 甘青川交界地區(qū)亮溫背景場(chǎng)

4.1 研究區(qū)概況

甘青川交界地區(qū)(圖6)位于甘肅、 青海與四川交界處， 是南北地震帶中北段與庫(kù)瑪?shù)卣饚У慕粎R區(qū)域(楊立明等， 2002)， 其地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜， 強(qiáng)震活動(dòng)頻繁． 該區(qū)域位于青藏高原東緣， 屬于甘青川交界菱形塊體的上部分， 鮮水河斷裂、 龍門(mén)山斷裂和安寧河斷裂在此形成典型的“Y”字型地貌構(gòu)造特征． 這種地質(zhì)地貌蘊(yùn)含了豐富的板塊構(gòu)造活動(dòng)， NNE向的

圖6 甘青川交界區(qū)范圍及斷裂分布 Fig.6 Gansu-Qinghai-Sichuan border region and faults

龍門(mén)山斷裂帶成為東南部四川盆地和西北部侵蝕高原的地勢(shì)陡坡地帶．

4.2 亮溫背景場(chǎng)時(shí)空特征

圖7給出了2010—2013年甘青川交界區(qū)亮溫年背景場(chǎng)的變化． 可以看出： 亮溫高值區(qū)位于四川盆地區(qū)域， 盆地邊緣的溝谷水系也呈現(xiàn)亮溫高值特性， 同時(shí)川西山地由于海拔高仍然是相對(duì)低溫的區(qū)域； 地震頻繁且地形復(fù)雜的龍門(mén)山斷裂帶則位于亮溫高值區(qū)與亮溫低值區(qū)的過(guò)渡地帶．

圖8給出了2010年甘青川交界地區(qū)亮溫月背景場(chǎng)的變化， 可以看出其變化總體表現(xiàn)為： 東南部四川盆地為亮溫高值區(qū)， 西北部則隨海拔的升高， 亮溫值逐漸降低； 10—12月亮溫值逐漸降低， 1—7月亮溫值逐漸升高， 符合季節(jié)變化規(guī)律， 最高亮溫值出現(xiàn)在7月和8月．

圖7 2010—2013年甘青川交界亮溫年背景場(chǎng)

圖8 2010年甘青川交界區(qū)亮溫月背景場(chǎng)

5 討論與結(jié)論

隨著地震熱異常研究的興起， 紅外背景場(chǎng)的構(gòu)建有了很大發(fā)展， 但在數(shù)據(jù)完整性、 方法成熟度、 影響因子分析等方面仍有較大探索空間． 基于此， 本文基于我國(guó)FY-2E衛(wèi)星數(shù)據(jù)， 構(gòu)建了首都圈和甘青川交界地區(qū)月、 季、 年亮溫背景場(chǎng)， 并對(duì)其時(shí)空動(dòng)態(tài)演化特征予以分析． 總體上， 紅外亮溫背景場(chǎng)在時(shí)間上主要受季節(jié)更替控制， 在局地空間上主要受高程控制; 此外， 其還與地區(qū)氣象特征、 溝谷水系、 陸表海表等因素相關(guān)． 亮溫背景場(chǎng)的未來(lái)發(fā)展主要取決于遙感數(shù)據(jù)完整性的提高以及背景場(chǎng)構(gòu)建方法的突破． 細(xì)化而言， 主要有以下幾點(diǎn)：

1) 首都圈亮溫背景場(chǎng)主要受季節(jié)更替和地形變化影響． 歷年1—7月的亮溫背景場(chǎng)屬于亮溫值升高時(shí)段， 8—12月該值逐漸降低， 與季節(jié)變化規(guī)律相符； 東南部華北平原的亮溫值高于西北部山區(qū)； 渤海灣海域由于地表地物熱輻射特性的差異， 其亮溫值隨季節(jié)的變化相對(duì)東南部平原較小．

2) 首都圈地區(qū)在3， 4， 10， 11月和12月氣溫較冷的月份， 太行山脈東邊緣區(qū)域的亮溫值比周邊區(qū)域明顯要高， 以往研究認(rèn)為此現(xiàn)象與斷層構(gòu)造有關(guān)， 但考慮到該現(xiàn)象已持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間， 因此本研究認(rèn)為可能與地區(qū)氣象特征有關(guān)． 該區(qū)域位于華北平原與西北部山區(qū)的交界帶， 其亮溫異常有可能是西風(fēng)帶系統(tǒng)由于太行山的阻擋作用所造成的焚風(fēng)效應(yīng)所致．

3) 甘青川交界地區(qū)亮溫背景場(chǎng)的變化規(guī)律也符合夏高冬低的季節(jié)規(guī)律， 其中高亮溫區(qū)位于四川盆地區(qū)域， 盆地邊緣的溝谷水系也呈現(xiàn)高值亮溫特性， 同時(shí)川西山地由于其海拔高仍然是相對(duì)低溫的區(qū)域， 地震頻發(fā)且地形復(fù)雜的龍門(mén)山斷裂帶則位于高溫區(qū)與低溫區(qū)的過(guò)渡區(qū)域．

結(jié)合紅外背景場(chǎng)研究進(jìn)展與本研究結(jié)果， 本文認(rèn)為紅外背景場(chǎng)未來(lái)發(fā)展方向主要有兩方面： 一是充分發(fā)揮微波遙感的能力以克服云雨天氣所導(dǎo)致的紅外亮溫?cái)?shù)據(jù)不完整問(wèn)題； 二是深入探索背景場(chǎng)影響因子體系及其作用機(jī)理， 創(chuàng)新背景場(chǎng)構(gòu)建方法， 構(gòu)建模型并結(jié)合區(qū)域氣候特征對(duì)背景場(chǎng)進(jìn)行定量模擬， 以克服氣候變化等因素對(duì)背景場(chǎng)準(zhǔn)確度的影響．

綜上， 構(gòu)建準(zhǔn)確可信的紅外背景場(chǎng)是地震紅外監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)的前提和基礎(chǔ)， 宜從多學(xué)科交叉的角度認(rèn)知地震熱異常. 通過(guò)對(duì)紅外背景場(chǎng)物理演變規(guī)律的深入分析， 剖析地震熱異常與非震異常的差異， 并在此基礎(chǔ)上探討其物理機(jī)制． 這樣， 不斷完善紅外背景場(chǎng)構(gòu)建方法和理論體系， 建立多區(qū)域多時(shí)空尺度背景場(chǎng)庫(kù)， 從而使地震紅外遙感在地震監(jiān)測(cè)中發(fā)揮更大作用．

陳梅花， 鄧志輝， 楊竹轉(zhuǎn)， 馬曉靜. 2006. 2004 年印度尼西亞9級(jí)大地震前的潛熱通量異常[J]. 科學(xué)通報(bào)， 51(1): 118--120.

Chen M H， Deng Z H， Yang Z Z， Ma X J. 2006. Anomaly of latent heat flux around the time of Indonesia earthquakeM9.0， 2004[J].ChineseScienceBulletin， 51(1): 118--120 (in Chinese).

陳梅花， 鄧志輝， 馬曉靜. 2007. 斷裂帶內(nèi)外溫差法在震前紅外異常研究中的應(yīng)用[J]. 地震地質(zhì)， 29(4): 863--872.

Chen M H， Deng Z H， Ma X J. 2007. Application of the inside-outside temperature relation analysis method in study on satellite infrared anomalies prior to earthquake[J].SeismologyandGeology， 29(4): 863--872 (in Chinese).

陳順云. 2006. 提取現(xiàn)今構(gòu)造活動(dòng)信息的定量熱紅外遙感方法研究[D]. 北京： 中國(guó)地震局地質(zhì)研究所： 16--24.

韓月萍， 楊國(guó)華， 董運(yùn)宏， 塔拉. 2009. 首都圈地區(qū)現(xiàn)今地殼垂直形變特征[J]. 華北地震科學(xué)， 27(1): 13--16.

Han Y P， Yang G H， Dong Y H， Ta L. 2009. The current characteristics of vertical crustal deformation of the Capital region[J].NorthChinaEarthquakeSciences， 27(1): 13--16 (in Chinese).

荊鳳， 申旭輝， 康春麗， 孟慶巖， 熊攀. 2009. 中國(guó)大陸地區(qū)衛(wèi)星長(zhǎng)波輻射背景場(chǎng)特征初步分析及震例研究[J]. 地震， 29(10): 90--97.

Jing F， Shen X H， Kang C L， Meng Q Y， Xiong P. 2009. Preliminary analysis of the background features of outgoing longwave radiation in China[J].Earthquake， 29(10): 90--97 (in Chinese).

荊鳳， 申旭輝， 康春麗， 熊攀， 孫珂. 2012. 2010年新西蘭M7.1地震前的長(zhǎng)波輻射變化特征[J]. 地球科學(xué)進(jìn)展， 9(9): 979--986.

Jing F， Shen X H， Kang C L， Xiong P， Sun K. 2012. Variation of outgoing longwave radiation around the time of New-Zealand earthquakeM7.1， 2010[J].AdvancesinEarthquakeScience， 9(9): 979--986 (in Chinese).

國(guó)務(wù)院副總理汪洋在全國(guó)冬春農(nóng)田水利基本建設(shè)電視電話(huà)會(huì)議上的講話(huà)（摘登）………………………………………………(21.1)

康春麗， 陳正位， 陳立澤， 田勤儉， 劉德富. 2003. 昆侖山口西8.1級(jí)地震的衛(wèi)星熱紅外前兆特征分析[J]. 西北地震學(xué)報(bào)， 25(1): 12--15.

Kang C L， Chen Z W， Chen L Z， Tian Q J， Liu D F. 2003. Analysis on the satellite infrared anomaly feature before west to Kunlun Mountain PassM8.1 earthquake[J].NorthwesternSeismologicalJournal， 25(1): 12--15 (in Chinese).

李金平， 吳立新， 劉善軍， 馬保東. 2008. 強(qiáng)震前熱紅外異常識(shí)別方法與定量分析模型[J]. 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)， 37(6): 808--813.

Li J P， Wu L X， Liu S J， Ma B D. 2008. Pre-earthquake thermal infrared anomaly recognition method and quantitative analysis model[J].JournalofChinaUniversityofMining&Technology， 37(6): 808--813 (in Chinese).

羅灼禮， 丁鑒海， 劉德富， 魏家珍. 1997. 我國(guó)地震預(yù)報(bào)研究概述[J]. 地震， (3): 317--324.

Luo Z L， Ding J H， Liu D F， Wei J Z. 1997. Review on earthquake prediction research in China[J].Earthquake， (3): 317--324 (in Chinese).

馬未宇. 2008. 汶川地震前的NCEP異常現(xiàn)象[J]. 科技導(dǎo)報(bào)， 26(10): 37--39.

Ma W Y. 2008. Abnormal phenomenon of NCEP before Wenchuan earthquake[J].Science&TechnogyReview， 26(10): 37--39 (in Chinese).

馬曉靜. 2008. 中國(guó)大陸地震衛(wèi)星熱紅外異常的亮溫背景場(chǎng)研究[D]. 北京： 中國(guó)地震局地質(zhì)研究所： 18--30.

Ma X J. 2008.AStudyontheBrightnessTemperatureBackgroundFieldofSatelliteThermalInfraredAnomaliesofEarthquakesintheChinaMainland[D]. Beijing: Institute of Geology， China Earthquake Administration: 18--30 (in Chinese).

孟慶巖， 康春麗， 申旭輝， 荊鳳. 2014. 地震紅外遙感[M]. 北京： 地震出版社： 74--95.

Meng Q Y， Kang C L， Shen X H， Jing F. 2014.EarthquakeInfraredRemoteSensing[M]. Beijing: Seismological Press: 74--95.

強(qiáng)祖基， 徐秀登， 賃常恭. 1990. 衛(wèi)星熱紅外異常： 臨震前兆[J]. 科學(xué)通報(bào)， 35(17): 1324--1327.

Qiang Z J， Xu X D， Lin C G. 1990. Satellite infrared thermal-anomaly: Earthquake imminent precursor [J].ChineseScienceBulletin， 35(17): 1324--1327.

王若柏， 顧國(guó)華， 徐杰， 周偉. 2004. 張家口—渤海地震構(gòu)造帶的地殼形變研究[J]. 地震地質(zhì)， 26(4): 586--596.

Wang R B， Gu G H， Xu J， Zhou W. 2004. Discussion on characteristics of crustal deformation along the Zhangjiakou-Bohai seismotectonic zone[J].SeismologyandGeology， 26(4): 586--596 (in Chinese).

溫少妍. 2011. 地震構(gòu)造區(qū)紅外亮溫背景場(chǎng)建立及異常提取方法研究[D]. 青島: 中國(guó)石油大學(xué)(華東): 29--44.

Wen S Y. 2011.AStudyontheBrightnessTemperatureBackgroundFieldFoundationandtheMethodforExtractingAnomaliesofThermalInfraredinSeismotectonicArea[D]. Qingdao: China University of Petroleum (East China): 29--44 (in Chinese).

徐秀登， 強(qiáng)祖基， 賃常恭. 1991. 臨震衛(wèi)星熱紅外異常與地面增溫異常[J]. 科學(xué)通報(bào)， 36(4): 291--294.

Xu X D， Qiang Z J， Lin C G. 1991. Satellite thermal infrared and surface temperature anomaly before earthquake[J].ChineseScienceBulletin， 36(4): 291--294 (in Chinese).

徐秀登， 強(qiáng)祖基， 賃常恭. 1992. 1976 年唐山地震前地面增溫異常[J]. 科學(xué)通報(bào)， 37(18): 1684--1687.

Xu X D， Qiang Z J， Lin C G. 1992. Land surface temperature increasing anomaly before the Tangshan earthquake in 1976[J].ChineseScienceBulletin， 37(18): 1684--1687 (in Chinese).

閆麗莉. 2012. 衛(wèi)星紅外與微波亮溫對(duì)比研究及在地震監(jiān)測(cè)中的初步應(yīng)用[D]. 北京： 中國(guó)地震局地質(zhì)研究所: 19--27.

Yan L L. 2012.ComparisonofBrightnessTemperatureImagesFromSatelliteRemoteSensingofInfraredandMicrowaveandthePreliminaryApplicationtoEarthquakeMonitoring[D]. Beijing: Institute of Geology， China Earthquake Administration: 19--27 (in Chinese).

楊立明， 張勇， 張富芳. 2002. 甘東南甘青川交界地區(qū)中強(qiáng)地震前中等地震活動(dòng)共性特征研究[J]. 高原地震， 14(3): 1--8.

Yang L M， Zhang Y， Zhang F F. 2002. Study on mutual features of middle earthquakes activities before middle-strong earthquakes in east-southern Gansu Province and its neighbor regions[J].EarthquakeResearchinPlateau， 14(3): 1--8 (in Chinese).

Panda S K， Choudhury S， Saraf A K， Das J D. 2006. MODIS land surface temperature data detects thermal anomaly preceding 8 October 2005 Kashmir earthquake[J].IntJRemoteSens， 28(20): 4587--4596.

Research progress in earthquake infrared background field and brightness temperature background field foundation of the demonstration areas

1)InstituteofRemoteSensingandDigitalEarth，ChineseAcademyofSciences，Beijing100101，China2)ChinaEarthquakeNetworksCenter，Beijing100045，China3)SchoolofAtmosphericPhysics，NanjingUniversityofInformationScience&Technology，Nanjing210044，China4)InstituteofCrustalDynamics，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100085，China5)SurveyingInstituteofScienceandEngineering，ShandongUniversityofScienceandTechnology，ShandongQingdao266590，China

The construction and analysis of thermal infrared background field can effectively improve the recognition of thermal anomaly before an earthquake. This paper comprehensively discusses the research progress of thermal infrared background field， and then uses China’s FY-2E satellite thermal infrared brightness temperature (TBB) data of 2010—2013 to construct the TBB background field of the Capital region and Gansu-Sichuan-Qinghai border region， and the spatio-temporal evolution characteristics of TBB background fields for the two regions are analyzed. The results show that， TBB background field is mainly affected by seasonal variation in time and by terrain in space. The results provide research foundation and basis for the judgement and identification of thermal anomaly for earthquakes.

satellite remote sensing; earthquake; thermal infrared anomalies; background field; Capital region; Gansu-Sichuan-Qinghai border region

高分辨率對(duì)地觀測(cè)系統(tǒng)重大專(zhuān)項(xiàng)(31-Y30B09-9001-13/15)、 國(guó)家自然科學(xué)基金(41471310， 41201349)和中科院卓越中心亞洲減災(zāi)課題(Y3YI2702KB)共同資助.

2015-10-19收到初稿， 2016-02-22決定采用修改稿.

e-mail: luxian@radi.ac.cn

10.11939/jass.2016.03.011

P315.72+8

A

孟慶巖， 盧顯， 邵楠清， 申旭輝， 耿飛， 王園園. 2016. 地震紅外背景場(chǎng)研究進(jìn)展與示范區(qū)亮溫背景場(chǎng)構(gòu)建. 地震學(xué)報(bào), 38(3): 438--447. doi:10.11939/jass.2016.03.011.

Meng Q Y, Lu X, Shao N Q, Shen X H, Geng F, Wang Y Y. 2016. Research progress in earthquake infrared background field and brightness temperature background field foundation of the demonstration areas.ActaSeismologicaSinica, 38(3): 438--447. doi:10.11939/jass.2016.03.011.