白家疃臺重力非潮汐量對比分析及地震動事件提取

徐偉民 陳 石 高孟潭 盧紅艷

(中國地震局地球物理研究所，北京 100081)

北京國家地球觀象臺(白家疃臺)在“十五”改造后，布設了一臺gPhone 重力儀(原PET031)記錄重力固體潮，該儀器自2008 年起持續穩定工作；臺站原有大地動力TRG-1 型潮汐記錄重力儀(#804)，自20 世紀80 年代以來持續穩定工作，具有穩定良好的重力固體潮觀測記錄。白家疃臺的兩臺潮汐重力儀器的重力固體潮觀測值，為研究和分析提供了寶貴的數據資料。

基于兩臺潮汐重力儀2008 年1 月1 日至2011 年5 月9 日的觀測值，采用最新的預處理方法對原始觀測值進行修正，顧及大氣重力負荷效應，并對漂移進行擬合，最后濾除潮汐分量，獲得臺站重力固體潮非潮汐量。并將臺站重力非潮汐量同GRACE 衛星重力結果對比分析，同時考慮區域陸地水含量對非潮汐量的影響。此外，嘗試在原始重力潮汐觀測值基礎上對地震動事件進行提取，研究地震前后的非潮汐量變化以及地震對臺站儀器記錄的影響。

潮汐原始觀測數據的預處理，采用國際固體潮中心（ICET）推薦的通用標準潮汐數據預處理軟件TSOFT，分別對原始記錄中的間斷、階躍、突跳、地震等干擾信號處理，獲得良好連續的記錄值；顧及大氣負荷效應，采用單系數大氣重力導納值來計算大氣影響；進一步針對預處理后觀測值中尚存在的漂移，基于分段曲線擬合予以消除；在此基礎上，通過Pertesv’s Filtering 濾除潮汐觀測值中的主要潮汐分量，獲得重力固體潮非潮汐量，即區域重力場變化的連續記錄。與傳統的潮汐處理方法對比，基于標準處理方法得到的非潮汐量精度大大提高；兩臺儀器的非潮汐量變化趨勢和幅值一致，符合客觀事實。引入該區域的GRACE 衛星重力結果，并將其與得到的非潮汐量變化對比分析，衛星重力結果和地面重力非潮汐量具有很強的相關性，變化趨于一致，進一步論證了獲得的臺站重力非潮汐量的可靠性。注意到重力非潮汐量中存在近似季節性的周期變化趨勢，考慮陸地水含量的影響，采用同實際陸地水含量比較符合的CMAP 陸地水模型，計算重力非潮汐量與陸地水含量變化的相關性，二者較好的相關性說明了陸地水含量變化對重力非潮汐量的重大影響。

圖1 提取的地震動事件與地震目錄對比（a）為PET031 提取的地震動事件；（b）為#804 提取的地震動事件；（c）為首都圈地震目錄

圖中粗箭頭為在首都圈地震目錄中的地震，在BJT-031 和BJT-804 中均被提取，細箭頭表示地震事件只在一臺儀器上被提取。圖中3 條虛線依次為2008 年汶川、2010 年玉樹和2011 年日本3 次大地震。

此外，為分析臺站周圍地震等事件對儀器觀測記錄的影響，在原始潮汐重力觀測記錄基礎上，設置相應參數，基于TSOFT 軟件對地震動事件進行提取，并將結果同地震目錄進行對比。結果表明，基于標準預處理軟件TSOFT 的預處理方法，得到的臺站重力非潮汐量精度較高；白家疃臺兩臺潮汐重力記錄儀結果可靠，與GRACE 衛星重力結果一致；區域陸地水含量對重力非潮汐量（即區域連續重力場）的變化影響較大；基于TSOFT 在原始潮汐重力記錄基礎上能實現對地震動事件的提取和檢測，結果同地震目錄符合較好，有利于分析臺站周圍地震動事件對儀器觀測記錄的影響。