地震噪声信号与海面台风之间相关性研究综述【文献综述】

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1、毕业设计文献综述海洋科学地震噪声信号与海面台风之间相关性研究综述[摘要]在宽频地震仪上观测到地震噪声信号，通过频谱分析，具有共同的呈纺锤状叠加在观测背景信号上的包络线，与背景噪声截然不同。其强弱变化主要与台风的强度变化和气旋中心与观测点的距离变化有关。通过对台风强度，移动路径的分析，本人认为陆地台站和OBS观测最强信号的时差由台风和地形等多种共同因素引起的。在比较多个台风的主频范围后得出了台风的卓越周期为3~8s。为地震观测台站对台风进行某些分析预测提供了可能的借鉴。[关键词]地震仪，地震噪声，台风，频谱变化，OBS，卓越周期1.引言天然地震产生的弹性波，尤其是经过深部地壳传播后的低频弹性波，

2、是目前研究深部地球结构构造的主要途径。它携带了大量的深部地壳信息，但也容易受到各种环境噪音的影响。环境噪音是指经由海底传播的，除有效地震波信号之外的各种其他波动。而台风可以直接或间接地作用于海底，引发弹性波。这些弹性波传播距离较远，有些还能被陆地台站接收到，严重干扰了后期对仪器记录数据的处理分析。但这些弹性波的传播速度远远大于台风的移动速度，因此利用地震观测台站对台风进行某些分析预测便成为可能。同时，这些波动经过地层介质的传播，同样携带了部分类似于天然地震的尾噪声信号的信息。这些以前被过滤消除掉的信息完全可以被利用，来分析信号所反映的微弱的地下构造信息。这对于探寻研究地球内部构造的新方法进行了

3、新的探索。宽频地震观测技术提供了前所未有的丰富的地球物理信号，对其观测中的新信息和未知信息的探索、挖掘是一个正在展开的领域。目前宽频地震观测中的小振幅震颤和低频的微震动越来越受到广泛关注，逐渐成为研究热点。这些多样化的信号中一部分噪声信号是由台风引起。本文将对来自西北太平洋的台风所引起的噪声信号开展分析和研究。2.地震噪声信号在天然地震观测的时候，经常记录到这样的地震噪声信号，它们经常出现在两次地震的间隔期，由非地震因素产生，信号能量远远小于有明确震源时的信号能量，信号的随机性非常强，传统研究通常不认为其中包含任何有效的地下构造信息，或者认为它们是地震仪器能够接收到的噪声为主要成分的地震信号。

4、这类地震信号，有效信号的信噪比非常低(远远低于0.1)，常规地震数据处理方法不能识别出信号中包含的有效信息，通常将其作为噪声成分舍弃掉。这一类信号就是地震噪声。2.1地震噪声概述Peterson及其研究小组对全球75个地震台站记录的数据进行了去噪处理，包括仪器噪声、非典型噪声和地震事件的影响，并且对每一个台站进行噪声功率谱密度曲线分析，得到了其上下界限——地球新高背景噪声模型（NHNM）和低背景噪声模型（NLNM），如图A所示。图A：地球背景噪声加速度功率谱密度曲线。其中实线表示新低背景噪声模型（NewLow-NoiseModel，NLNM），虚线表示新高背景噪声模型（NewHigh-Nois

5、eModel，NHNM）。从图A中可以看出，地球背景噪声在5-10s和10-20s之间存在两个明显的峰值，地震学家习惯将这个周期范围内的背景噪声称之为地脉动（Microseim）。地震噪声在本质上是一种特殊的地震波，包括两种不同的类型：一是随机性的地震噪声，即产生噪声源的震源位置、震动的传播方向、能量的大小范围等等条件都不明确的情况下，使用地震仪器所接收到的噪声信号；二是确定性的地震噪声，即产生噪声源的震源位置、震动的传播方向、能量的大小范围等属性部分基本己知的前提下，使用地震仪器所接收到的噪声信号。本文主要对地震噪声信号与海面台风之间的联系研究进行总结。由台风引起的噪声信号由于受到大气、海洋

6、、陆地的多种因素的共同影响，呈现出无规律的随机性，对信号的分析也集中在随机信号的研究上，所以，在信号的分析过程中，将随机性的地震噪声作为本文的研究对象。对由确定噪声源引起的信号，本文不做讨论。2.2噪声产生机制的研究国外的海洋研究人员在对地脉动进行研究后认为噪声信号的产生同海浪与海岸的相互作用有着密切的关系。科研人员研究分析了不同周期的噪声信号，在总结众多的成果后，对各周期脉动信号的产生有了一定的初步了解。他们认为周期在10-20s之间的脉动噪声信号一般是由浅海海浪压力驱动下产生的；周期在5-10s之间的脉动噪声信号是在近海岸经过非线性耦合的驻波作用下产生的。这两类陆地脉动噪声信号都是在海洋与

7、陆地的相互作用之下产生的。而周期为100s以上的背景噪声，在科学界有两大说法：其一是大气、地球相互作用引起的；其二是噪声源于海洋次重力波的驱使，是大气、海洋和海岸三者共同作用耦合的结果。Stehly及其研究小组利用美国、欧洲和坦桑尼亚若干个台站一年的数据对不同周期的噪声进行了分析。他们发现，5-10s的噪声源能量十分稳定，并不随季节变化，且其来源集中在海岸线附近。但10-20s的噪声则显示了明显的