Analysis of microseisms caused by storm and typhoon
-
摘要: 本文主要利用时频分析法，基于2016年以来山东省泰安台重力仪及宽频带地震仪观测到的资料，对风暴天气和台风天气引起的微震现象进行研究. 结果表明：这两种天气过程产生的微震信号的频率基本分布在2—20 s之间，能量集中在5—7 s，15 s附近存在一个能量平稳加强的频段；风暴天气产生的微震信号具有由高频向低频演化的动态特征；两种天气条件下产生的微震信号均具有连续、高频及持续时间长的性质，反映了微震信号激发源的移动特征。 结合泰安台微震与风暴和台风天气的一一对应情况，认为微震是一种与近海风暴或远海台风活动有关的微震动过程，而不是与地震有关的前兆异常。Abstract: We investigate the phenomenon of microseisms caused by storm and typhoon based on the data collected from gravimeter and broadband seismograph of Tai’an station in Shandong Province since 2016 by using the method of time-frequency analysis. The results show that the frequency of microseism signals produced by these two weather processes almost distribute in the range of 2−20 s, and their energy mainly concentrate on 5−7 s, and there is an energy steadily enhanced frequency band near 15 s. Microseism signals generated during storm have a dynamic characteristic of a decreasing frequency.In fact, the microseism signals generated under both weather conditions show a continuous, high frequency and long duration nature, which reflects the moving characteristic of the excitation source of microseisms signals. Considering the correspondence between the microseisms of Tai’an station and the storm and typhoon, it reveals that the microseism is a kind of micro vibration process, which is related to the offshore storm or typhoon in open sea, rather than a precursory anomaly associated with earthquakes.
-
Keywords:
- microseisms /
- storm /
- typhoon /
- time-frequency analysis
-
-
![]()
图 1 泰安台2017年2月19—21日重力观测曲线（a）及其滤波曲线（b），重力（c）及宽频带地震仪（d）时频曲线，宽频带地震仪2—8 s （e）和10—20 s （f）微震信号强度演变曲线
Figure 1. Observing (a), filtering (b) and time-frequency curves (c) of gravity, time-frequency curves (d)，changes of 2−8 s (e) and 10−20 s (f) of microseisms of broadband seismometer at Tai’an seismic station during February 19−21，2017
![]()
图 2 2016年近海风暴天气泰安台重力仪时频分析曲线
（a） 1月16—26日；（b） 2月13—17日；（c） 4月16—18日；（d） 5月2—4日；（e） 7月15—17日；（f） 12月21—25日
Figure 2. Time-frequency curves of gravimeter under offshore storm condition at Tai’an station in 2016
（a） January 16−26；（b） February 13−17；（c） April 16−18；（d） May 2−4；（e） July 15−17；（f） December 21−25
![]()
图 3 2016年12月21—25日泰安台宽频带地震仪时频曲线（a）和2—17 s微震信号强度的演变曲线（b）
Figure 3. Time-frequency curve of broadband seismometer （a） and evolution curve of 2−17 s microseisms signal intensity of broadband seismometer （b） at Tai’an seismic station during December 21−25，2016
![]()
图 4 2016年泰安台台风天气过程重力仪时频分析曲线
（a） 7月31日—8月3日；（b） 4月4—13日；（c） 8月25日—9月1日；（d） 9月16—21日；（e） 9月26—30日；（f） 10月4—6日
Figure 4. Time-frequency curve of gravimeter under typhoon condition at Tai’an station in 2016
（a） July 31−August 3；（b） April 4−13；（c） August 25−September 1；（d） September 16−21；（e） September 26−30；（f） October 4−6
![]()
图 5 2016年9月26—30日泰安台宽频带地震仪时频分析曲线
Figure 5. Time-frequency curve of broadband seismometer during September 26−30, 2016
表 1 2016年泰安台重力及宽频带地震仪微震过程对应的天气条件
Table 1 Weather conditions with microseisms recorded by gravimeter and broadband seismograph at Tai’an station in 2016
微震事件编号 微震发生时段 对应天气实况 1 1月16—26日 受强冷空气影响，渤海和渤海海峡7级大风、阵风8—9级，黄海北部和中部出现7—8级大风 2 2月13—17日 受强冷空气影响，渤海、渤海海峡、黄海北部和中部7—8级大风、阵风9—10级 3 4月16—18日 受江淮气旋和高空槽先后影响，渤海海峡、黄海北部和中部，南风6—7级、阵风8级转北风 7—8级和阵风9—10级，半岛地区北风达6—7级、阵风8—9级 4 5月2—4日 受气旋影响，渤海、渤海海峡、黄海北部和中部5—7级大风、阵风8—9级 5 7月15—17日 受气旋影响，黄海北部和中部北风6—7级、阵风8级，渤海和渤海海峡北风，风力5—6级 6 12月21—25日 受强冷空气影响，渤海海峡、黄海北部和中部6—7级大风、阵风8级，半岛地区北风达 6—7级、阵风8—9级 注：表中资料引自宋嘉佳等（2016）、孙青等（2016）和杨璐瑛等（2016）. 
下载: 导出CSV
表 2 泰安台重力仪及宽频带地震仪记录到的微震过程所对应的台风
Table 2 Typhoons with microseisms recorded by gravimeter and broadband seismograph at Tai’an station
微震事件编号 微震发生时段 台风编号 登陆地点 1 7月31日—8月3日 4 登陆广东沿 2 4月4—13日 5 东海以东远海 3 8月25日—9月1日 10 东海以东远海 4 9月16—21日 16 台湾以北海域 5 9月26—30日 17 福建沿海 6 10月4—6日 18 东海海域 注：引自浙江水利（2016）.
下载: 导出CSV
-
陈雨红, 杨长春, 曹齐放, 李波涛, 尚永生. 2006. 几种时频分析方法比较[J]. 地球物理学进展, 21（4）: 1180-1185. Chen Y H, Yang C C, Cao Q F, Li B T, Shang Y S. 2006. The comparison of some time-frequency analysis methods[J]. Progress in Geophysics, 21（4）: 1180-1185（in Chinese）.
崔鑫, 许力生, 许忠淮, 李铂, 王峰. 2016. 小地震与人工爆破记录的时频分析[J]. 地震工程学报, 38（1）: 71-78. doi: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.01.0071. Cui X, Xu L S, Xu Z H, Li B, Wang F. 2016. Time-frequency analysis of records of small earthquakes and explosions[J]. China Earthquake Engineering Journal, 38（1）: 71-78. doi: 10.3969/j.issn.1000-0844.2016.01.0071（in Chinese）.
傅容珊, 万柯松, 崇加军, 薛霆虓. 2009. 地震前兆还是其他因素? : 与" 汶川大地震宽带地震仪短临异常及成因初探”作者商榷. 地球物理学报. 52（2）: 584-589. Fu R S, Wan K S, Chong J J, Xue T X．2009. Earthquake auspice or other factor?一Discuss with authors of the paper " The short— term anomalies detected by broadband seismographs be fore the May 12 Wenchuan earthquake, Sichuan, China”. Chinese Journal of Geophysics. 52（2）: 584-589（in Chinese）.
郝晓光, 胡小刚, 许厚泽, 钟敏, 方剑, 郝兴华, 刘明, 刘根友, 薛怀平. 2008. 汶川大地震前的重力扰动[J]. 大地测量与地球动力学, 28（3）: 129-131. Hao X G, Hu X G, Xu Z H, Zhong M, Fang J, Hao X H, Liu M, Liu G Y, Xue H P. 2008. Gravity disturbance before Wenchuan MS8.0 earthquake[J]. Crustal Deformation and Earthquake, 28（3）: 129-131（in Chinese）.
蒋骏, 张雁滨, 林钢, 陈德璁, 李畅, 张云鹏, 马晓飞, 万晓辉. 2012. 固体潮观测中的震颤异常波[J]. 地球物理学报, 55（2）: 462-471. Jiang J, Zhang Y B, Lin G, Chen D C, Li C, Zhang Y P, Ma X F, Wan X H. 2012. The tidal instruments recorded abnormal tremor wave[J]. Chinese Journal of Geophysics, 55（2）: 462-471（in Chinese）.
宋嘉佳, 迟竹萍, 高理, 康桂红, 韩永清. 2016. 2015年冬季（2015年12月—2016年2月）山东天气评述[J]. 山东气象, 36（1）: 55-57. Song J J, Chi Z P, Gao L, Kang G H, Han Y Q. 2016. Comment on the winter weather of Shandong Province in 2015（Dec. 2015-Feb. 2016）[J]. Journal of Shandong Meteorology, 36（1）: 55-57（in Chinese）.
孙青, 刘畅, 孟祥新, 迟竹萍. 2016. 2016年春季（2016年3—5月）山东天气评述[J]. 山东气象, 36（2）: 64-66. Sun Q, Liu C, Meng X X, Chi Z P. 2016. Comment on the spring weather of Shandong Province in 2016（March—May）[J]. Journal of Shandong Meteorology, 36（2）: 64-66（in Chinese）.
王梅, 季爱东, 曲同磊, 徐长朋, 王鹏, 佟瑞清. 2014. 泰安地震台重力扰动现象研究[J]. 地震学报, 36（3）: 443-451. Wang M, Ji A D, Qu T L, Xu C P, Wang P, Tong R Q. 2014. Gravity disturbances of Tai’an seismic station[J]. Acta Seismologica Sinica, 36（3）: 443-451（in Chinese）.
杨璐瑛, 王文青, 孟祥新, 李娟. 2016. 2016年秋季（2016年9月—11月）山东天气评述. 山东气象. 4: 55-58. Yang L Y, Wang W Q, Meng X X, LI J. 2016. Comment about the weather during the 2016 autumn (Sep., 2016—Nov. 2016) of Shandong province. Journal of Shandong Meteorology. 4: 55-58（in Chinese）.
张雁滨, 蒋骏, 李才媛, 唐焱, 朱健, 徐锐. 2013. 昆仑山强震前的震颤波并非源自慢地震[J]. 地球物理学报, 56（3）: 869-877. Zhang Y B, Jiang J, Li C Y, Tang Y, Zhu J, Xu R. 2013. The tremor wave before the Kunlun strong earthquake is not slow earthquake event[J]. Chinese Journal of Geophysics, 56（3）: 869-877（in Chinese）.
浙江水利. 2016. 台风路径实时发布系统[EB/OL]. [2016-11-30]. http://www.zjwater.gov.cn. ZJWater. 2016. Real-time publishing system of typhoon path[EB/OL]. [2016-11-30]. http://www.zjwater.gov.cn.
Essen H H, Krüger F, Dahm T, Grevemeyer I. 2003. On the generation of secondary microseisms observed in northern and central Europe[J]. J Geophys Res, 108（B10）: 2506. doi: 10.1029/2002JB002338.
Hasselmann K. 1963. A statistical analysis of the generation of microseisms[J]. Rev Geophys, 1（2）: 177-210.
Kedar S, Longuet-Higgins M, Webb F, Graham N, Clayton R, Jones C. 2008. The origin of deep ocean microseisms in the North Atlantic Ocean[J]. Proc R Soc A, 464（2091）: 777-793. doi: 10.1098/rspa.2007.0277.
Longuet-Higgins M S. 1950. A theory of the origin of microseisms[J]. Philos Trans R Soc A, 243（857）: 1-35.
Matthieu L, Fabien H, Nikolai M. S, Anne P, Michel C. 2010. Origin of deep ocean microseisms by using teleseismic body waves[J]. J Geophys Res, 115（B05302）. doi: 10.1029/2009JB006918, 2010
Nishida K, Takagi R. 2016. Teleseismic S wave microseisms[J]. Science, 353（6302）: 919-912.
Peterson J．1993. Observation and modelling of background seismic noise[M]. US: USGS open file report: 93–322．
Rhie J, Romanowicz B. 2006. A study of the relation between ocean storms and the Earth’s hum[J]. Geochem Geophys Geosyst, 7（10）: Q10004. doi: 10.1029/2006GC001274.
Stehly L, Campillo M, Shapiro N M. 2006. A study of the seismic noise from its long-range correlation properties[J]. J Geophys Res, 111（B10）: B10306. doi: 10.1029/2005JB004237.
Tanimoto T. 2007. Excitation of microseisms[J]. Geophys Res Lett, 34（5）: L05308. doi: 10.1029/2006GL029046.
Traer J, Gerstoft P, Bromirski P D, Shearer P M. 2012. Microseisms and hum from ocean surface gravity waves[J]. J Geophys Res, 117（B11）: B11307. doi: 10.1029/2012JB009550.
计量
- 文章访问数: 1734
- HTML全文浏览量: 1045
- PDF下载量: 82
