廖洪月 董 娜 王 剛

1) 西安市地震局，西安 710007

2) 西安市地震監(jiān)測中心，西安 710007

引言

在地震監(jiān)測預(yù)報(bào)中，衛(wèi)星熱紅外觀測資料與其他地震前兆資料相比，其突出的優(yōu)點(diǎn)是覆蓋面廣，平面分辨率高，時(shí)間連續(xù)好，且不受地理環(huán)境限制[1]。在多山的四川省，于2008年、2013年和2017年分別發(fā)生了汶川MS8.0地震（31°N，103.4°E）、雅安蘆山MS7.0地震（30.3°N，103°E）和九寨溝MS7.0地震（33.2°N，103.8°E）。地震發(fā)生后，國內(nèi)學(xué)者相繼進(jìn)行了與熱紅外相關(guān)的研究并取得了一定進(jìn)展。目前，熱紅外異常提取方法主要包括4大類：①目視解譯；②基于差值分析的異常提取算法；③基于信號分析的異常提取算法；④基于背景場分析的異常提取算法[2]。本文主要運(yùn)用第②類方法，較為成功的提取出了汶川、雅安蘆山、九寨溝地震前熱紅外異常的時(shí)空序列。

當(dāng)前學(xué)術(shù)界主要研究方法為小波功率譜分析法、距平法等，主要側(cè)重于短時(shí)間內(nèi)絕對亮溫升溫異常的研究。本文的差值振幅分析法則側(cè)重于中短期相對升溫異常的研究，且在不需要剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)和去云干擾影響等人工干預(yù)手段的情況下，提取的震前震后異常時(shí)空特征較為明顯，異常時(shí)間和異常區(qū)域的研究結(jié)果與有關(guān)文獻(xiàn)有相同之處（在后面具體震例分析中有描述）。

1 數(shù)據(jù)選取

本文熱紅外數(shù)據(jù)是由四川省地震局提供的TERRA衛(wèi)星MODIS遙感傳感器亮溫?cái)?shù)據(jù)。數(shù)據(jù)時(shí)間范圍為2004年1月1日—2020年12月31日，數(shù)據(jù)空間區(qū)域范圍為（30°N—45°N，100°E—130°E），數(shù)據(jù)分辨率為1 km，由450萬個(gè)像元組成，單個(gè)像元每天一組數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)覆蓋中國大陸西南、西北、華北、華東等部分地區(qū)。

在數(shù)據(jù)分析過程中，將分辨率為1 km數(shù)據(jù)分別反演成10 km、20 km、30 km、50 km和100 km分辨率數(shù)據(jù)后進(jìn)行相關(guān)處理分析。對比發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)分辨率并非越高越好，雖然不同分辨率數(shù)據(jù)的時(shí)間曲線、空間圖形態(tài)總體相似，但是分辨率較低時(shí)，空間圖相關(guān)指數(shù)等值線平滑度更佳，且分辨率越低后續(xù)數(shù)據(jù)處理效率越高。但分辨率過低，存在影響異?？臻g定位精度和異常峰值時(shí)間滯后等缺點(diǎn)。本文以100 km分辨率熱紅外數(shù)據(jù)作為研究的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

2 數(shù)據(jù)處理及研究方法

前人利用不同的衛(wèi)星遙感熱紅外數(shù)據(jù)，采用不同方法研究大震前熱紅外異常的結(jié)果顯示，獲取的異常信息幾乎都是升溫異常[3]。本文研究也是以升溫異常為研究對象，不同之處在于側(cè)重研究升溫過程中均線差值振幅的變化水平異常，而非絕對的亮溫升溫異常。

2.1 數(shù)據(jù)處理

本文的數(shù)據(jù)處理流程如下：

（1）數(shù)據(jù)反演：將空間分辨率為1 km數(shù)據(jù)分別反演為10 km、20 km、30 km、50 km和100 km數(shù)據(jù)。以100 km分辨率為例，即將100 km×100 km區(qū)域內(nèi)10000組1 km分辨率網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行均值化處理，轉(zhuǎn)化為一組數(shù)據(jù)，將450萬個(gè)1 km網(wǎng)格單元轉(zhuǎn)換為450個(gè)100 km網(wǎng)格單元。

（2）滑動(dòng)均線計(jì)算：以365天作為年周期對反演后的分辨率為100 km亮溫?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行滑動(dòng)均線計(jì)算。將數(shù)據(jù)區(qū)域內(nèi)450個(gè)網(wǎng)格單元每天的亮溫?cái)?shù)據(jù)轉(zhuǎn)化為年均線數(shù)據(jù)。

（3）差值分析：對每個(gè)單元網(wǎng)格年均線差值的振幅變化特征進(jìn)行分析。

（4）產(chǎn)出異常區(qū)域單元網(wǎng)格時(shí)間曲線、區(qū)域空間異常疊加圖和剖面圖等。

實(shí)現(xiàn)流程（3）和流程（4）相關(guān)功能的計(jì)算公式為：

式（1）中，Ai和Ai?t分 別為第i天、第（i?t）天的亮溫年均線值。在研究中發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)分辨率越低，代表網(wǎng)格區(qū)域空間范圍越大，能觀察到區(qū)域內(nèi)的亮溫異?，F(xiàn)象就可能越多，觀察到異常的時(shí)間也可能越長。當(dāng)用均線分析異常時(shí)，均線周期應(yīng)大于熱紅外異常發(fā)展周期，這樣的均線值就可能包含整個(gè)異常發(fā)展周期的信息。為避免均線值受到季節(jié)變化的影響，本文特將均線周期設(shè)定為365天，默認(rèn)為1年，在理想情況下，年均線任何時(shí)間點(diǎn)的均線值相等。當(dāng)出現(xiàn)亮溫升溫異常時(shí)，年均線值會伴隨亮溫升溫發(fā)展過程不斷增大?！鰾i是紅外亮溫均線值A(chǔ)i的 差值，t為差值分析的時(shí)間間隔，可根據(jù)需要設(shè)置。文獻(xiàn)[4-6]表明，熱紅外異常通常只持續(xù)10天到幾十天之間。當(dāng)前均值與t天前均線值進(jìn)行差值對比時(shí)，假設(shè)t天前處于正常狀態(tài)。t值不宜過小，當(dāng)t值過小時(shí)，則可能出現(xiàn)異常值與異常值間的差值比較，因異常對沖而導(dǎo)致提取的異常減弱或異常被屏蔽現(xiàn)象；t值也不宜過大，t值過大時(shí)可能導(dǎo)致本次周期異常與上一個(gè)周期異常進(jìn)行差值對比，也可能出現(xiàn)異常屏蔽現(xiàn)象。本研究經(jīng)過反復(fù)測試，認(rèn)為t值約為熱紅外異常的發(fā)展周期為最佳，但判斷異常發(fā)展周期非常復(fù)雜。不同的t值，產(chǎn)生的差值系列不一致，最后提取的異常結(jié)果也有所不同（表1）。本文研究上述3次地震時(shí)，t值統(tǒng)一設(shè)定為20天。式（2）中，△Bmin為數(shù)據(jù)起始時(shí)間到當(dāng)前時(shí)間段內(nèi)的最小差值，可能隨時(shí)間變化而變化，是一個(gè)變量，△Ti是當(dāng)前亮溫均線差值與最小均線差值的差值，也就是當(dāng)前差值的振幅變化值，振幅變化值越小，表示熱紅外活躍性越低，振幅變化值越大，表示活躍性越高。式（3）中，是當(dāng)前的平均值，n為數(shù)據(jù)起始時(shí)間到當(dāng)前的總天數(shù)，隨著時(shí)間變化而變化，也是一個(gè)變量，值高意味著對應(yīng)時(shí)段內(nèi)熱紅外活躍性高。本研究認(rèn)為，n的最大值也就是選擇的數(shù)據(jù)時(shí)段不宜過長，要避免數(shù)據(jù)時(shí)段內(nèi)存在多個(gè)熱紅外異常時(shí)段，包括已經(jīng)對應(yīng)發(fā)生地震的異常和其他離當(dāng)前時(shí)間較長的熱紅外異常，數(shù)據(jù)時(shí)段內(nèi)只存在一個(gè)異常時(shí)段最為理想。在本文中，選擇連續(xù)數(shù)據(jù)時(shí)長一般不超過2年，不小于1年。式（4）中，用于計(jì)算均線差值振幅變化值與平均變化值的變化比，比值為增大倍數(shù)，將其作為亮溫異常參數(shù)，其基準(zhǔn)值為零，大于零時(shí)表示處于升溫異常狀態(tài)，小于零時(shí)表示升溫活躍性水平下降，其活躍性低于歷史平均水平，也可理解為處于降溫異常狀態(tài)。在研究中，為突顯異常觀測效果，在不改變異常參數(shù)正負(fù)屬性條件下，對增大倍數(shù)進(jìn)行3次冪運(yùn)算放大，當(dāng)存在異常時(shí)，放大后的冪值在時(shí)間曲線中有一目了然的視覺效果。空間剖面圖等值線Yi則為原始值。

表1 地震熱紅外異常特征相似點(diǎn)對比Table 1 Comparison of the thermal infrared anomaly similarity

2.2 異常分析原理

異常分析原理和異常判斷標(biāo)準(zhǔn)：①時(shí)間異常分析。理論上均線差值應(yīng)該是一個(gè)穩(wěn)定值，包括兩種情形：當(dāng)均線為水平線時(shí)，差值應(yīng)該為0；當(dāng)均線為一定斜率的直線時(shí)，差值為一個(gè)穩(wěn)定值，此時(shí)差值振幅變化值應(yīng)為0。當(dāng)均線不穩(wěn)定時(shí)，差值數(shù)據(jù)系列的振幅也發(fā)生變化。振幅變化越大，出現(xiàn)異常的可能性越大。本文設(shè)定的異常判別條件是：當(dāng)振幅變化大于平均值的2倍時(shí)，則判斷為增溫異常，值越大，表示時(shí)間異常越高。②空間異常分析。當(dāng)空間平面某區(qū)域的異常值高于2且在整個(gè)空間中處于相對高位時(shí)，認(rèn)為該區(qū)域存在空間異常。當(dāng)時(shí)間和空間異常同時(shí)存在且相互對應(yīng)時(shí)，將該現(xiàn)象判定為震前異常。

3 結(jié)果分析

3.1 汶川8.0級地震

以汶川地震為例，實(shí)際工作中快速異常分析分為3步：①通過時(shí)空掃描繪制2006年8月1日—2008年5月12日即汶川地震前這段時(shí)間的異常疊加圖，通過異常疊加圖找出異常區(qū)域；②提取異常核心區(qū)時(shí)間曲線，分析該區(qū)域震前熱紅外活動(dòng)特征，判斷異常發(fā)生時(shí)間等；③以5天為步長，繪制連續(xù)的異常平面圖，分析震前與震后熱紅外活動(dòng)的空間變化特征。

本文的異常疊加圖是指一段時(shí)間內(nèi)產(chǎn)生的異常在同一平面上的投影，它能顯示異常發(fā)生的位置但不能顯示異常發(fā)生的時(shí)間。本文3個(gè)震例分析時(shí)選取空間的范圍為（30°N—45°N，100°E—115°E）。

由2006年8月1日—2008年5月12日時(shí)間段內(nèi)時(shí)間掃描異常疊加圖發(fā)現(xiàn)，以（37°N，102°E）為核心的較大區(qū)域出現(xiàn)異常（圖1）。異常核心區(qū)網(wǎng)格單元的時(shí)間曲線顯示異常峰值發(fā)生于3月18日，距離汶川地震55天，異常放大值約為55，折算值≈3.8（圖2），即最大峰值倍數(shù)為3.8倍，表示當(dāng)天差值振幅變化水平高于歷史平均水平3.8倍。從異常疊加圖可以看出，異常區(qū)域在震中的北部偏西，地理上異常主體區(qū)域位于柴達(dá)木塊體，該結(jié)果與路茜等[3]的研究有相同之處，異常發(fā)生時(shí)段的結(jié)果與Xie等[4]的研究有相同之處。

圖1 2006年8月1日—2008年5月12日異常疊加圖（紅圓為震中）Fig.1 Abnormal stacking diagram from August 1，2006 to May 12，2008（the red circle is the epicenter）

圖2 異常區(qū)均線差值振幅隨時(shí)間變化關(guān)系（縱軸為異常放大系數(shù)）Fig.2 The relation between the amplitude of mean difference in the abnormal area and time（the vertical axis is the abnormal amplification index）

對步長為5天的連續(xù)空間剖面分析發(fā)現(xiàn)：從2008年1月下旬開始，汶川地震中北部區(qū)域出現(xiàn)大范圍的低值異常，表明該區(qū)域熱紅外活躍性降低，該狀態(tài)持續(xù)約1個(gè)多月。從3月初開始，震中北部區(qū)域異常值開始緩慢上升，3月中旬高值異常范圍達(dá)到最大，之后開始減弱。至汶川地震時(shí)，異常值較低，震后約20天之后的整個(gè)6月份，整個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)域內(nèi)大范圍呈現(xiàn)低值異常狀態(tài)，說明這個(gè)時(shí)段熱紅外活躍性水平非常弱（圖3）。

圖3 汶川地震前后熱紅外活躍性水平時(shí)空變化過程Fig.3 Temporal and spatial variation of thermal infrared activity level before and after Wenchuan earthquake

3.2 雅安蘆山7.0級地震

雅安蘆山地震的分析方法步驟與汶川地震相同。2012年1月1月—2013年4月20日異常疊加圖顯示存在兩個(gè)高異常區(qū)域，一個(gè)異常位于（40°N，112°E）區(qū)域（圖4右上），異常區(qū)呈短條帶狀。該區(qū)域時(shí)間曲線顯示于2012年5月出現(xiàn)過一次高值異常，經(jīng)查詢發(fā)現(xiàn)同年5月9日和6月18日在山西與陜西交界處各發(fā)生一次4.3級地震（數(shù)據(jù)來源于USGS），本文不作詳細(xì)描述。另一個(gè)異常位于雅安蘆山震中的西北方向（圖4左下），由于受熱紅外原始數(shù)據(jù)空間范圍局限，只能顯示部分異常區(qū)域而不能看到全貌。

圖4 2012年1月1月—2013年4月20日異常疊加圖（紅圓為震中）Fig.4 Abnormal stacking diagram from January 1，2012 to April 20，2013（the red circle is the epicenter）

異常核心區(qū)域時(shí)間曲線顯示，異常峰值發(fā)生于3月16日，距雅安蘆山地震35天，最大幅度變化高于歷史平均水平3.1倍（圖5）。

圖5 異常區(qū)均線差值振幅隨時(shí)間變化關(guān)系（縱軸為異常放大指數(shù)）Fig.5 The relation between the amplitude of mean difference in the abnormal area and time（the vertical axis is the abnormal amplification index）

步長為5天的連續(xù)異常圖（圖6）顯示：從2013年2月上旬至2月下旬，震中的偏西區(qū)域，熱紅外活躍性水平低值異常持續(xù)了20多天，之后活躍性強(qiáng)勁上升，3月中旬達(dá)到峰值后迅速下降。至4月20日地震時(shí)，震中及附近區(qū)域無明顯異常。震后約20天之后，震中附近區(qū)域熱紅外活躍性水平開始下降，低活躍性持續(xù)了約20天，該異常現(xiàn)象與汶川地震后低值異常相似。本次地震前活躍性高值異常區(qū)域的研究結(jié)果與魏樂軍等[5]的研究結(jié)果相近。

圖6 雅安蘆山地震前后熱紅外活躍性水平時(shí)空變化過程Fig.6 Temporal and spatial variation of thermal infrared activity level before and after Lushan earthquake in Yaan

3.3 九寨溝7.0級地震

分析方法與汶川地震相同。2016年1月1日—2017年8月8日時(shí)空異常疊加圖顯示，以（35°N，101°E）為核心的較大區(qū)域存在高值異常（圖7），以（35°N，101°E）為中心的異常區(qū)域時(shí)間曲線顯示，分別在1月、5月和7月出現(xiàn)過3次較大異常，最大異常峰值發(fā)生于7月17日，距離九寨溝地震22天，當(dāng)日最大振幅變化高于歷史平均水平3.1倍（圖8）。

圖7 2016年1月1日—2017年8月8日異常疊加圖（紅圓為震中）Fig.7 Anomalous stacking diagram from January 1，2016 to August 8，2017（the red circle is the epicenter）

圖8 異常區(qū)均線差值振幅隨時(shí)間變化關(guān)系（縱軸為異常放大系數(shù)）Fig.8 The relation between the amplitude of mean difference in the abnormal area and time（the vertical axis is the abnormal amplification index）

異常剖面圖變化過程顯示，從2017年4月中旬至5月初，震中西部區(qū)域有一個(gè)明顯的異常指數(shù)下降過程，說明該區(qū)域熱紅外活動(dòng)性水平在這段時(shí)間呈下降狀態(tài)，之后活動(dòng)性呈現(xiàn)寬幅的振蕩變化，分別于5月20日和7月20日在該區(qū)域產(chǎn)生高值異常后迅速下降，第2次異常強(qiáng)度和異常區(qū)域面積均大于第1次，8月8日發(fā)震后震中南部區(qū)域活躍性指數(shù)有下降現(xiàn)象（圖9）。

圖9 九寨溝地震前后熱紅外活躍性水平時(shí)空變化過程Fig.9 Temporal and spatial variation of thermal infrared activity level before and after Jiuzhaigou earthquake

本次地震的震前異常時(shí)間與異常區(qū)域研究結(jié)果與戴勇等[6]、楊星等[7]研究結(jié)果有相同之處，但異常區(qū)域研究結(jié)果與張麗峰等[8]的研究結(jié)果不一致。

3.4 亮溫異常的時(shí)空變化特征

不同的時(shí)間間隔，均線差值振幅變化結(jié)果有所不同。汶川地震、雅安蘆山地震、九寨溝地震前與震后相關(guān)異常特征簡要對比如表1。

3.5 低分辨率反演與年均線差值分析的潛在優(yōu)點(diǎn)

在處理亮溫?cái)?shù)據(jù)時(shí)，通常需要人工干預(yù)：剔除錯(cuò)值、云干擾值及不符合黑體輻射公式的高值，計(jì)算剩余數(shù)據(jù)的均值，從而得到扣除部分云影響的亮溫日值[9]，本文數(shù)據(jù)處理過程中省略人工剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)和去云干擾工作等環(huán)節(jié)，也達(dá)到幾乎相同異常提取的效果，也就是說，本文方法具有一定的容錯(cuò)功能和自動(dòng)去云干擾影響功能，其原理如下：

容錯(cuò)原理：將高分辨率由1 km×1 km數(shù)據(jù)反演為100 km×100 km數(shù)據(jù)后，單個(gè)錯(cuò)誤值的影響稀釋到原來的1/10000，將分辨率為100 km×100 km網(wǎng)格數(shù)據(jù)進(jìn)行年均線轉(zhuǎn)換后，可再將影響再稀釋為現(xiàn)有的1/365，總影響量降為最初的1/3650000，此時(shí)錯(cuò)誤數(shù)據(jù)負(fù)面影響非常有限，說明低分辨率反演和年均值轉(zhuǎn)換處理具有非常理想的容錯(cuò)功能。

自動(dòng)去云干擾影響原理：我們可以簡單地認(rèn)為，任意一組年均值由受云干擾影響的亮溫值和正常陸地亮溫值組成，同時(shí)也可以簡單地認(rèn)為，每組年均值受云干擾影響的量值是相同的。這樣，通過差值計(jì)算，直接將雙方均擁有的云干擾影響去除。本文中時(shí)間相差20天的年均線數(shù)據(jù)包含了相差無多的云干擾影響，在差值計(jì)算過程中云干擾影響被自動(dòng)全部對沖或絕大部分被對沖掉，因此，無需人工處理。本研究認(rèn)為，當(dāng)均線周期較短時(shí)，計(jì)算差值、時(shí)間間隔中可能存在季節(jié)差，尤其是存在陰雨季節(jié)差別時(shí)，不能忽略云干擾影響，仍有必要做去云干擾工作。但當(dāng)均線周期為年或年的整數(shù)倍時(shí)，均線中每組數(shù)據(jù)中包含相同的季節(jié)，滑動(dòng)差值計(jì)算時(shí)不存在季節(jié)差，因此，可以忽略云干擾影響。

由于不需人工干預(yù)，且不同的數(shù)據(jù)處理流程均有統(tǒng)一的算法，因而數(shù)據(jù)處理的全流程均可實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)全自動(dòng)分析完成。這樣，不但提高了數(shù)據(jù)處理效率，同時(shí)也降低了數(shù)據(jù)處理和分析的技術(shù)難度，從技術(shù)角度為研究成果轉(zhuǎn)化和應(yīng)用提供了便利條件。

4 結(jié)論與討論

4.1 結(jié)論

通過以上的系統(tǒng)分析，得出主要結(jié)論如下：

（1）本文熱紅外異常參數(shù)Yi的實(shí)質(zhì)是變化率，其基準(zhǔn)值為零，其異常活躍性水平是針對升溫異常而言，其數(shù)值的大小僅代表升溫異?；钴S性水平的高低，其內(nèi)在的意義如下：異常值越趨近于零，表示熱紅外活動(dòng)越穩(wěn)定；當(dāng)異常值大于零時(shí)，異常值越高表示熱紅外升溫異?；钴S性水平越強(qiáng)；當(dāng)異常值小于零時(shí)，異常值越低則表示熱紅外降溫異?；钴S性水平越強(qiáng)。

（2）汶川、雅安蘆山和九寨溝地震前均出現(xiàn)熱紅外亮溫均線差值振幅變化正異常，也就是活躍性上升異常，且地震均在峰值后較長時(shí)間發(fā)生，該研究結(jié)果具有地震短臨預(yù)測的意義。

（3）上述3次地震中，汶川地震級別最高，其震前異常值大于2倍的異常區(qū)域也最大。3次地震震中均在異常區(qū)域外圍而不在異常優(yōu)勢區(qū)域，震中均位于異常區(qū)東南方向。

（4）上述3次地震前伴隨有活躍性低值異常和活躍性高值異常。先有低活躍性異常，再演變?yōu)楦呋钴S性異常，低值時(shí)低至歷史平均水平50%以下，且低值狀態(tài)存續(xù)時(shí)間較長，高值時(shí)高于平均水平3倍以上。震前熱紅外存在兩種性質(zhì)相反的異?，F(xiàn)象，在文獻(xiàn)中較為罕見。

（5）本方法在提取異常過程中雖然缺少了剔除錯(cuò)誤數(shù)據(jù)和去云干擾影響兩個(gè)看似不可或缺的環(huán)節(jié)，但仍能提取到與前人相近或相同的研究結(jié)果，說明本方法可行性較高。

（6）通過低分辨率反演原始熱紅外數(shù)據(jù)和對反演后日均值數(shù)據(jù)實(shí)行年周期均值轉(zhuǎn)換，有效地稀釋了原始數(shù)據(jù)中可能存在的錯(cuò)誤數(shù)據(jù)帶來的負(fù)面影響，使本方法具有一定的容錯(cuò)功能。

（7）本方法巧妙利用年周期均線差值對沖功能，從而自動(dòng)地實(shí)現(xiàn)了最大限度去云干擾影響。換句話說，通過均線年周期的設(shè)定，使本方法具有抗云干擾功能。

（8）本研究方法是對全時(shí)段、大區(qū)域的衛(wèi)星原始數(shù)據(jù)進(jìn)行系統(tǒng)的整體的分析，不對原始數(shù)據(jù)做任何的刪改，確保在百分之百真實(shí)的原始數(shù)據(jù)基礎(chǔ)上提取異常，所有數(shù)據(jù)參與處理的流程統(tǒng)一，分析方法統(tǒng)一，每組原始數(shù)據(jù)均同權(quán)參與全流程計(jì)算，最后得出的數(shù)據(jù)結(jié)果不含任何主觀因素。由于實(shí)現(xiàn)了高速高效的自動(dòng)化數(shù)據(jù)處理流程，本文認(rèn)為該方法適合大規(guī)模、大范圍數(shù)據(jù)甚至全球熱紅外數(shù)據(jù)同步或準(zhǔn)同步處理，可用于全國性大區(qū)域熱紅外實(shí)時(shí)異常動(dòng)態(tài)監(jiān)測。

4.2 討論

在研究過程中，同時(shí)也發(fā)現(xiàn)了另一些現(xiàn)象，值得進(jìn)一步討論和研究：

（1）與前人通常側(cè)重于絕對升溫異常不同，本文是以相對異常作為研究方向。亮溫升溫絕對高值異常與相對高值異常并不一定同步，絕對亮溫升溫高值異常時(shí)并不一定產(chǎn)生相對亮溫高值異常，同理，相對高值異常也不一定會同時(shí)出現(xiàn)絕對升溫高值異常，因此，本文關(guān)于異常區(qū)域和異常時(shí)間的研究結(jié)論與其他學(xué)者研究結(jié)論存在出入屬于正?，F(xiàn)象。

（2）汶川、雅安蘆山、九寨溝3個(gè)地震前均存在相同的異常發(fā)展過程，先有活躍性水平大幅下降，后又轉(zhuǎn)為活躍性大幅上升，高值異常峰值過后發(fā)震。震前兩種性質(zhì)相反的異?，F(xiàn)象是否為大地震前共有現(xiàn)象以及其產(chǎn)生的原因，值得深入研究。

（3）對沖的作用與副作用。本文差值分析時(shí)應(yīng)用對沖特性去云干擾影響，從而省略了去云干擾數(shù)據(jù)處理人工干預(yù)工作，但差值間隔時(shí)間設(shè)置不當(dāng)可能會對沖掉部分真實(shí)異常，影響最終的異常提取效果。因此，差值間隔時(shí)間參數(shù)設(shè)置是一個(gè)值得深入研究的問題。

（4）3次地震震前異常值在3.1—3.8倍之間，以本文的2倍可作為判斷異常的參考指標(biāo)是否恰當(dāng)，需更多震例驗(yàn)證和深入研究討論。

（5）汶川地震前，距震中500—600 km的大面積異常區(qū)域是不是該震前兆值得討論。本文認(rèn)為，雖然異常區(qū)域距震中較遠(yuǎn)，但從圖2的時(shí)間曲線分析，此區(qū)域在超過10年的時(shí)間內(nèi)，僅在汶川地震前出現(xiàn)過一次這種罕見異?，F(xiàn)象，因此，從時(shí)間和概率上對應(yīng)分析，它是汶川地震前兆的可能性較大。根據(jù)馬瑾院士[10]的研究，一個(gè)地震的發(fā)生可對周邊不同構(gòu)造區(qū)造成升溫或降溫影響，距離有遠(yuǎn)有近，500—600 km在該文獻(xiàn)的震例中不算是遠(yuǎn)距離。因此，這種現(xiàn)象在空間上認(rèn)為是汶川地震前兆也是可能的。

（6）本研究方法的缺點(diǎn)，在特定條件下可能出現(xiàn)偽異常。假設(shè)熱紅外歷史數(shù)據(jù)非常平穩(wěn)，則其年線差值振幅變化的歷史平均值趨近于零，此時(shí)如果熱紅外出現(xiàn)小幅異常變化，則可能出現(xiàn)數(shù)值特別高的異常值，因此，要慎重對待高值異常的計(jì)算結(jié)果。

本文采用與眾不同的熱紅外分析方法，發(fā)現(xiàn)了一些有趣的現(xiàn)象，這些現(xiàn)象是否可作為地震前兆還需進(jìn)一步研究。由于本文所用到的數(shù)據(jù)范圍較小，震例僅3例，雖然本文研究結(jié)果顯示，震前異常較為明顯且異常峰值出現(xiàn)在地震發(fā)生前，但由于3個(gè)震例的震中均不在異常區(qū)內(nèi)，因此，本研究方法用于實(shí)際地震預(yù)測還有很遠(yuǎn)的距離，研究方法的科學(xué)性也有待更大范圍的數(shù)據(jù)累積和更多震例的驗(yàn)證，希望獲得更多學(xué)者的批判指正。

致謝

作為一名從事行政工作的業(yè)余研究者，感謝西安市地震局領(lǐng)導(dǎo)對本人和本研究提供寬松的研究環(huán)境與相關(guān)支持，同時(shí)感謝同事田暉先生為本文圖片合成的辛苦付出。