文献阅读（十九）

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摘要

海沟地震和海啸观测网（S-net）是一种新颖的海底观测站网络，覆盖了日本东北部外海的广阔区域。为了充分利用S-net数据，我们估计了所有150个S-net站点的传感器方向，因为没有这些信息，就无法确定测量在地理坐标中的方位。我们确定了每个站点传感器方向的三个参数：电缆长轴的倾斜角度、围绕长轴的旋转角度和长轴的方位角。我们使用记录重力加速度的加速度计的直流分量来估计倾斜和旋转角度。除了2016年8月20日Mw 6.0三陆海沟地震和2016年11月20日Mw 6.9福岛地震造成的旋转角度大于1°的余震步变外，大多数站点在2016年至2018年期间的倾斜和旋转角度都在0.001°至0.1°的范围内略有变化。我们通过长周期瑞利波的质点运动估计了长轴的方位角。我们使用了7至14个远震事件（Mw 7.0-8.2）在0.01-0.03 Hz的加速度计记录。方位角被限制在95%置信区间的±3°-12°内。在根据估计的传感器方向校正原始波形后，我们确认了整个S-net站点内的相干波形，以及径向和横向分量中瑞利波和洛夫波的分离。波形也与陆地上的宽频带站点相干。我们提供了估计的传感器方向和转换矩阵，用于从XYZ坐标转换为东西向上（ENU）分量。估计的方向可以作为基于S-net数据进一步进行地震和地壳探测的基础资源。

相关研究的重要性

  1. 提高地震和海啸预警的准确性：通过精确的海底观测，可以更好地理解地震和海啸的产生机制，从而提高预警系统的准确性。
  2. 增进对地壳和地幔结构的理解：海底地震观测提供了直接测量地壳和地幔结构的手段，有助于揭示地球内部的动力学过程。
  3. 支持灾害风险评估和管理：准确的地震和海啸数据对于评估灾害风险、制定减灾策略和提高公共安全至关重要。

前人研究及不足

  • 前人研究：

    • S-net的部署和初步观测结果（Kanazawa et al., 2016; Mochizuki et al., 2016; Uehira et al., 2016）。
    • 利用S-net数据进行地震定位和震源机制研究（Nakamura and Hayashimoto, 2019）。

  • 研究不足：

    • 传感器方向的不确定性限制了数据的精确分析和解释。
    • 缺乏对传感器方向变化的长期监测和校正。

本文使用的数据和方法

  • 数据：S-net的加速度计记录，包括强震传感器和高灵敏度加速度计的数据。
  • 方法：
    • 使用加速度计的直流分量估计倾斜和旋转角度。
    • 利用长周期瑞利波的粒子运动估计传感器的方位角。

本文结果

  • 确定了所有150个S-net站点的传感器方向。
  • 发现倾斜和旋转角度在大多数站点在2016年至2018年期间相对稳定。
  • 通过校正波形，确认了S-net站点内的波形相干性和与陆地宽频带站点的一致性。

本文创新之处和贡献

  • 创新之处：首次系统地估计了S-net所有站点的传感器方向，为精确的地震和地壳数据分析提供了基础。
  • 贡献：提供了传感器方向的估计值和转换矩阵，这些信息对于未来的地震学和地壳探测研究具有重要价值。

本文不足

  • 数据分析可能受到传感器安装和海底环境变化的影响。
  • 需要进一步验证传感器方向估计的长期稳定性和准确性。