文献阅读（十）

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摘要

  本文研究了当表面压力较大时，低于 0.05 Hz 的大气生成地震噪声的特征。在本文中，大气压力大意味着在 0.01 Hz 时压力功率谱密度超过 100 Pa²/Hz。本文讨论了三个要点：

  1. 存在两个频率范围，它们在共址的压力和垂直地震数据之间显示出高一致性。低频(LF)范围较宽，其上限约为 0.002 Hz。高频(HF)范围限制在大约 0.01 到 0.05 Hz 之间。压力和垂直位移之间的相位差在两个范围内是不同的。LF 范围显示出零的相位差，而 HF 范围显示出 180° 的相位差。

  2. 第二点是关于 HF 范围内的激励机制。利用理论和数据，我们展示了 HF 范围内的地震噪声主要是由风相关的压力激发的。当压力高时，风速变高，风向变得单一。在这种情况下，Sorrells (1971) 提出的确定性、移动的压力源模型比随机源模型更好地捕捉了数据的特征。

  3. 第三点是关于 LF 范围和 HF 范围之间相位差异的原因。即使在去除了仪器响应之后，垂直地震数据中也包含了重力和地球自转的影响。对于低于 0.005 Hz 的频率，重力效应变得显著，并在去卷积垂直位移和真实垂直地面位移之间造成了差异。相位差异的结果自然由它解释。

相关研究的重要性

  • 地震噪声的低频特性对于理解地球内部结构和动力学过程至关重要。
  • 大气压力变化对地震信号的影响是地震监测和数据分析中不可忽视的因素。

前人研究及不足

  • Beauduin et al., 1996; De Angelis & Bodin, 2012; Herrin et al., 1969; Hutt et al., 2017; McDonald et al., 1971; Müller & Zürn, 1983; Savino et al., 1972; Sorrells, 1971; Sorrells et al., 1971; Sorrells & Goforth, 1973; Tsai et al., 2004; Warburton & Goodkind, 1977; Ziolkowski, 1973; Zürn & Widmer, 1995; Zürn et al., 2007 等研究识别了一些重要特性，并提出了具体机制，如地球表面的压力加载效应和大气密度变化的引力吸引效应。

  • 这些研究的不足包括对不同频率地震噪声的物理机制理解不足，以及对地震噪声与大气压力之间关系的复杂性认识有限。

本文使用的数据和方法

  • 数据: 使用了共址的压力和地震数据，以及风速和风向数据。
  • 方法: 采用了频谱分析，理论推导和数据拟合，以及确定性和随机压力源模型的比较。

本文结果

  • 发现了两个频率范围内压力和垂直地震数据之间的高一致性。
  • 确定了 HF 范围内地震噪声主要由风相关压力激发。
  • 揭示了 LF 和 HF 范围之间相位差异的原因是垂直地震数据包含了重力和地球自转的效应。

本文创新之处和贡献

  • 明确区分了低频和高频地震噪声的不同物理机制。
  • 提供了一种新的理解大气压力如何影响地震数据的视角。
  • 通过理论分析和实际数据验证，改进了对地震噪声特性的理解。

本文不足

  • 文章未明确指出其研究的局限性，但通常可能包括数据的代表性问题，模型的简化假设，以及对更广泛地区地震噪声特性的普适性考量。