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摘要
持续的地震数据分析能够识别与地球内部或地表物理过程相关的信号 。表征地震信号有助于深入了解源过程和地球的结构特征 。通过对长周期（25 - 100秒）面波的全球地震网络分析，已经检测到了一些未通过高频体波分析识别出的地震事件 。然而，全球范围内探测具有窄谱峰的持久单色信号仍然具有挑战性，这些信号携带着有关地质和环境过程的宝贵信息 。我们开发了一种基于相干性的方法，用于在全球范围内表征长周期单色地震信号 。除了来自几内亚湾、瓦努阿图群岛和一座海底火山的信号外，我们还观测到来自加拿大北极地区的一个此前未识别的信号，可能与冰川动态有关 。我们的方法探索了连续地震数据中的长周期单色地震信号，为未来研究表征这些信号在地球表面产生的物理过程奠定了基础 。
相关研究的重要性
以下是相关研究的一些重要性：
- 深化地球物理过程理解：有助于深入了解地球内部的物理过程，如地震的发生机制、岩浆的运移等。
- 改进地震监测技术：推动地震监测技术的发展，提高地震事件的检测能力。
- 揭示地质灾害成因：为地质灾害的预测和防范提供科学依据，减少灾害带来的损失。
- 监测环境变化：通过监测与环境变化相关的地震信号，如冰川融化、火山活动等，为环境科学研究提供数据支持。
前人的相关研究及不足
以下是前人的一些相关研究及不足：
- Shearer（1994）：通过堆叠长周期面波使用匹配滤波技术，检测到32个未识别事件，大多数事件位于南半球的大洋中脊。不足：依赖于速度模型的准确性，速度模型的不准确可能会引入事件检测的不确定性。
- Ekström（2006）：分析了10年的全球地震数据，检测到约1300个未识别事件，主要由格陵兰和南极的冰川崩解产生。不足：难以检测到具有窄频率带、长持续时间和不清晰起始时间的单色信号。
- Poli（2024）：应用基于迁移算法的分析，发现了约1766个未识别事件，主要位于极地地区、大洋中脊和构造边界。不足：对信号的物理机制理解不够深入，需要进一步研究。
本文使用的数据和方法
- 数据：本文使用了日本F-net网络中的72个宽频带地震台站记录的信号数据，收集了从2003年1月1日至2022年12月31日的连续数据。
- 方法：提出了基于相干性的方法，计算区域地震阵列中所有台站对的网络平均相干性，通过波束形成和匹配滤波等技术来识别和定位信号源。
本文获得的结果
- 识别出了多个已知和未知的信号源，包括来自几内亚湾、瓦努阿图群岛、Fukutoku-Okanoba海底火山和加拿大北极群岛的信号。
- 通过匹配滤波方法，发现加拿大北极地区存在新的冰川地震活动。
- 揭示了26秒微震在南半球冬季的高发生率，以及瓦努阿图弧在某些年份的信号爆发。
本文的创新之处
- 提出了基于相干性的新方法，有效解决了传统方法在检测长周期单色地震信号时的不足。
- 成功识别了来自加拿大北极群岛的 previously 未被识别的信号，拓展了对极地地区地震活动的认识。
- 通过匹配滤波方法，首次发现了加拿大北极地区的重复冰川地震活动。
本文的贡献
- 为系统检测和表征火山和环境信号提供了新方法，有助于更好地理解这些信号的物理机制。
- 丰富了全球地震信号的观测和研究，为地震学和地球物理学研究提供了新的数据和案例。
- 对监测和研究气候变化对极地地区的影响具有重要意义。
本文的不足
- 在定位信号源时，假设面波沿小圆弧大圆路径传播，这可能会引入系统误差。
- 对信号的物理机制解释存在一定的不确定性，需要更多的研究来验证。
- 分析主要基于日本的地震台网数据，可能在信号检测和定位的全球覆盖范围上存在局限性。