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地震形变产品
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2011年3月11日日本东海Mw9.0级地震产品
发布时间:2012-07-17 来源:中国地震局GNSS数据产品服务平台

2010年3月11日日本本州东海岸发生了Mw9.0级特大地震,地震持续了5min,引发了高大几十米的海啸,造成了极其严重的损失。地震发生后国际地学界众多地学研究者快速对本次特大地震的同震及震后形变场进行快速确定,并在网上相继公布最新成果。由于各研究者掌握的数据资料各有差异,因而每个结果的数据区域亦不尽相同,有的结果偏重近场资料、有的结果偏重远场资料、有的结果是高频动态结果,而有的结果是静态位移。我们对日本地震前后各研究机构、研究者所作的工作进行归纳总结,并结合我们对中国大陆地壳运动网络(简称“网络工程”)及中国大陆构造环境监测网络(简称“陆态网络”)的观测资料分析的结果,对GPS测定的本次地震的同震及震后位移场进行详述。

湖北省地震局(中国地震局地震研究所)在地震发生后快速组织科研人员对中国大陆连续GPS站进行了快速处理。先后对网络工程27个基准站及陆态网络144个基准站分别采用GIPSY和GAMIT进行处理。

GIPSY软件处理的日本地震远场同震形变场

我们选择了包括日本、中国大陆、中国台湾、韩国、菲律宾、印尼、印度、俄罗斯等国境内的55GPS观测站进行同震位移解算,采用GIPSY我们处理了地震前后各1天的数据,忽略震后蠕滑变形和大地震后主要余震的同震影响,采用JPL的快速星历(其最终的精密星历需要一周以后才公布),解算这些站点在地震时刻的位移量,处理结果见上图。

GAMIT处理的日本地震远场同震形变场(图中红线为块体边界线)

我们采用GAMIT软件对中国大陆境内所有GNSS基准站进行数据处理,卫星星历采用IGS中心发布的精密星历,在单日解处理处理时加入了中国大陆周围的IGS站。为了获得可靠的同震形变场,处理了地震前后各三天的GNSS数据,并与SOPAC处理的全球解进行绑定,采用七参数相似变换,将单日解结果转换至ITRF08参考框架。

GAMIT与GIPSY软件处理的中国大陆GNSS基准站的同震形变场是吻合的。处理结果显示,受到日本地震的影响,我国东北地区、华北地区的GNSS测站有明显的同震形变,方向指向震中。最大位移发生在吉林省靠近边境的延吉地区,同震位移达3.1cm。同震形变幅度随测站与震中距离而衰减,该地震的影响范围向西可达山西地堑,距离震中约2000km。

USUD站记录到的同震形变波形

数据的处理基于BERNESE的kinematic模块,在ITRF2000坐标参考框架下直接计算点的相对瞬时位置。处理过程中使用IGS提供的精密星历和差分计算以削弱轨道误差、卫星钟差、接收机钟差;载波模糊度的处理策略则是先利用M-W 宽巷模糊度分解公式计算出宽巷模糊度,然后再利用宽巷模糊度对L1和L2模糊度进行分解,解算出参考站坐标。考虑到西安站距离震中2988km,在截取高频数据的时间内,地震波尚未对西安站产生位移,因此使用西安站作为参考站,进行长距离动态差分处理方式,上图为USUD站(日本,臼田)记录到的同震形变波形。


更多内容详见:

1. 王敏等,2011,全球定位系统测定的2011 年日本宫城MW 9.0 级地震远场同震位移,中国科学,56(20):1593~1596.

2. 杨少敏等,2011,GPS解算的日本Mw9.0级地震的远场同震地表位移,武汉大学大学学报:信息科学版,11期,1336-1339.

3. Zhao, B., et al. (2012), Far field deformation analysis after the Mw9.0 Tohoku earthquake constrained by cGPS data, J. Seismol., 16, 305-313.

4. 彭懋磊等,2011,日本Mw9.0强震的高频GPS形变波特征初探,大地测量与地球动力学,31(6):6-10.


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