汶川地震前卫星热红外异常与云异常现象

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2023年12月19日发(作者：)

研究论文（Ａｒｔｉｃｌｅｓ）汶川地震前卫星热红外异常与云异常现象吴立新１，２，刘善军２，陈云浩３，马保东２，李玲玲２１．中国矿业大学３Ｓ与沉陷工程研究所，北京１０００８３２．东北大学测绘遥感与数字矿山研究所，沈阳１１０００４３．北京师范大学减灾与应急管理研究院，北京１００８７５摘要对汶川Ｍｓ８．０级地震发生前２０ｄ内的卫星热红外图像和电视云图进行对比分析发现：震前２０￣８ｄ，青藏高原东缘出现了源于印度板块、紧邻汶川的北东向近３０００ｋｍ长的条带状高温异常；震前５￣１ｈ，电视云图显示震中龙门山断裂带及青藏高原东昆仑断裂带上方分别出现了线性云，汶川正好位于两者的延伸交叉位置。结合印度板块和亚洲板块的相互作用和区域构造运动过程，从地球物理的角度讨论了此次卫星热红外图像异常和云图异常的原因，希望能对地震遥感监测预报和汶川地震的前兆性研究提供参考。关键词地震；卫星热红外图像；电视云图；地震前兆中图分类号Ｐ２３７文献标识码Ａ文章编号１０００－７８５７（２００８）１０－００３２－０５ＳａｔｅｌｌｉｔｅＴｈｅｒｍａｌＩｎｆｒａｒｅｄａｎｄＣｌｏｕｄＡｂｎｏｒｍｉｔｉｅｓＢｅｆｏｒｅＷｅｎｃｈｕａｎＥａｒｔｈｑｕａｋｅＷＵＬｉｘｉｎ１，２，ＬＩＵＳｈａｎｊｕｎ２，ＣＨＥＮＹｕｎｈａｏ３，ＭＡＢａｏｄｏｎｇ２，ＬＩＬｉｎｇｌｉｎｇ２１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＧＩＳ／ＲＳ／ＧＰＳａｎｄＳｕｂｓｉｄｅｎｃｅＲｅｓｅａｒｃｈ，ＣｈｉｎａＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＭｉｎｉｎｇａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１０００８３，Ｃｈｉｎａ２．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｏｒＧｅｏ－ｉｎｆｏｒｍａｔｉｃｓａｎｄＲｅｍｏｔｅＳｅｎｓｉｎｇＲｅｓｅａｒｃｈ，ＮｏｒｔｈｅａｓｔｅｒｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈｅｎｙａｎｇ１１０００４，Ｃｈｉｎａ３．ＡｃａｄｅｍｙｏｆＤｉｓａｓｔｅｒＲｅｄｕｃｔｉｏｎａｎｄＥｍｅｒｇｅｎｃｙＭａｎａｇｅｍｅｎｔ，ＢｅｉｊｉｎｇＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｅｉｊｉｎｇ１００８７５，ＣｈｉｎａＡｂｓｔｒａｃｔＣｏｍｐａｒｉｎｇａｎａｌｙｓｉｓｔｏｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｔｈｅｒｍａｌｉｎｆｒａｒｅｄ（ＴＩＲ）ｉｍａｇｅｓａｎｄｔｈｅＴＶｃｌｏｕｄｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓｗｉｔｈｉｎ２０ｄａｙｓｂｅｆｏｒｅＷｅｎｃｈｕａｎＭｓ８．０ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，ｉｔｉｓｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｗａｓａｎ３０００Ｋｍｌｉｎｅａｒｓｔｒｉｐｗｉｔｈｈｉｇｈｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅａｂｎｏｒｍｉｔｙ，ｗｈｉｃｈｓｔａｒｔｅｄｆｒｏｍＩｎｄｉａｐｌａｔｅａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｅｄａｌｏｎｇｔｈｅｅａｓｔｆｒｏｎｔｏｆＱｉｎｇｈａｉ－Ｔｉｂｅｔｐｌａｔｅａｕ，ｗｉｔｈａｂｎｏｒｍａｌｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｒｉｓｅ２０￣８ｄａｙｓｂｅｆｏｒｅｓｈｏｃｋｉｎｇ，ａｎｄｔｈｅｓｔｒｉｐｃｌｏｓｅｌｙｐａｓｓｅｄｔｈｒｏｕｇｈＷｅｎｃｈｕａｎ．Ｂｅｓｉｄｅｓ，ｉｔｉｓｄｉｓｃｏｖｅｒｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｗａｓｔｗｏｌｉｎｅａｒｃｌｏｕｄｓｏｃｃｕｒｒｅｄ５￣１ｈｏｕｒｂｅｆｏｒｅｓｈｏｃｋｉｎｇｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙａｂｏｖｅＬｏｎｇｍｅｎｓｈａｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｔｔｈｅ收稿日期：２００８－０５－１９基金项目：国家杰出青年基金项目（５０５２５４１４）ｅｐｉｃｅｎｔｅｒａｎｄａｂｏｖｅＥａｓｔ－ＫｕｎｌｕｎｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓａｔｔｈｅｎｏｒｔｈｐａｒｔｏｆＱｉｎｇｈａｉ－Ｔｉｂｅｔｐｌａｔｅａｕ５￣１ｈｏｕｒｂｅｆｏｒｅｓｈｏｃｋｉｎｇ，ａｎｄｔｈａｔＷｅｎｃｈｕａｎｉｓｊｕｓｔｌｏｃａｔｅｄａｔｔｈｅｉｎｔｅｒｓｅｃｔｉｏｎｐｏｉｎｔｏｆｔｈｅｔｗｏｌｉｎｅａｒｃｌｏｕｄｓ．ＲｅｆｅｒｒｉｎｇｔｏｔｈｅｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｏｆＩｎｄｉａｐｌａｔｅａｎｄＡｓｉａｐｌａｔｅａｎｄｔｏｔｈｅｍｏｖｅｍｅｎｔｐｒｏｃｅｓｓｏｆｒｅｇｉｏｎａｌｔｅｃｔｏｎｉｃａｃｔｉｖｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，ｔｈｅｃａｕｓｅｓｏｆｓａｔｅｌｌｉｔｅＴＩＲａｂｎｏｒｍｉｔｙａｎｄＴＶｃｌｏｕｄａｂｎｏｒｍｉｔｙａｒｅｄｉｓｃｕｓｓｅｄｉｎｖｉｅｗｏｆＧｅｏｐｈｙｓｉｃｓ．Ｉｔｉｓｅｘｐｅｃｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｒｅｓｕｌｔｓｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒｃｏｕｌｄｐｒｏｖｉｄｅｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｆｏｒｅａｒｔｈｑｕａｋｅｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ，ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｐｒｅｄｉｃａｔｉｏｎａｎｄｐｒｅｃｕｒｓｏｒｒｅｓｅａｒｃｈ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓｅａｒｔｈｑｕａｋｅ；ｓａｔｅｌｌｉｔｅＴＩＲｉｍａｇｅ；ｔｅｌｅｖｉｓｉｏｎｃｌｏｕｄｐｈｏｔｏｇｒａｐｈ；ｅａｒｔｈｑｕａｋｅｐｒｅｃｕｒｓｏｒ地震是人类面临的重大自然灾害之一，地震遥感异常是近年科技界共同关注的热点［１－１０］。２００８年５月１２日１４∶２８，四川省阿坝州汶川县发生里氏７．８级强烈地震（修订后为里氏８．０级），震中位于北纬３１°，东经１０３．４°。震后，我们课题组迅速启动地震遥感分析研究，收集了风云－２Ｄ卫星的热红外第一波段（１０．３～１１．３μｍ）的亮温图像和电视云图，探索汶川地震的遥感前兆。最初两天，我们将视野集中在震中附近数百千米范围内，结果一无所获。于是，我们将视野扩大，当扩大到震中周围２０００ｋｍ左右时，意外结果出现了：震前沿青藏高原东缘出现了绵延近３０００ｋｍ的卫星热红外异常条带，如图１所示。为此，对震前２０ｄ内中国西部地区大范围的卫星热红外图像和电视云图进行了分析和比对。由于汶川震前２０ｄ内，作者简介：吴立新，北京市海淀区学院路丁１１号中国矿业大学３Ｓ与沉陷工程研究所，教授，Ｅ－ｍａｉｌ：ａｗｕｌｉｘｉｎ＠２６３．ｎｅｔ３２科技导报２００８，２６（１０）

Ｆｉｇ．１２００８年４月２３日１４∶３０卫星热红外图像Ｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｔｈｅｒｍａｌｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｏｎ１４∶３０，Ａｐｒｉｌ２３，２００８图１中国西部地区广泛地被不断运移变化的云层所覆盖，而卫星红外图像只有在无云的情况下才能真实反映地表的热状态，因此，尽可能选择该期间云相对较少时的遥感数据进行对比分析。图２所示为所挑选的震前典型红外亮温图像，图３所示为所挑选的典型电视云图。分析发现如下。５月１２日８∶３０至震后１２日１６∶３０的云图序列可见，电视云图上出现了线性云特征。首先，在汶川西北方向的青藏高原北部，自５月１２日９∶３０开始，平行于黄河上游河道（此位置为东昆仑断裂带，２００１年１１月１４日昆仑山口西Ｍｓ８．１级地震即发生在该断裂带的西端，其余震沿断裂带逐渐东移［１１］）出现了一条线性云（黑色椭圆内），其尾部向西穿过昆仑山口。之后，其东部前端逐渐向东南震中逼近，１０∶３０到达离震中的最近点；再后，前端略有回退，但连续４ｈ保持在同一位置不动，直到发震。巨震发生之后，该线性云扩散速度略有加快。期间，因受当地风向影响，该线性云的西北方向即线性云的尾部缓慢南偏，但总体保持极强的箭头形线性云特征。稍后，在四川盆地西侧即震中部位沿北东向，自５月１２日１０∶３０开始，也出现了一条近似矩形的线性云（红色椭圆内），以汶川为对称中心保持相对静止状态达３ｈ。巨震之后，该线性云逐渐消散。若将前者向东南方向延伸，则前者产生时其延长线恰好通过汶川，即汶川位于两者的延伸交叉位置。后期受风向影响，线性云总体方向缓慢北偏，但其延长线往南偏离汶川的距离不超过１００ｋｍ。这一鲜明特征预示：震中就在汶川。紧邻汶１震前２０ｄ，青藏高原东缘出现源于印度板块、川穿过近３０００ｋｍ长的北东向条带状红外异常２００８年４月２３日，自印度板块及印度洋开始往中国大陆内部，由西南向东北方向出现一条北东方向延伸的异常热带（图１），其北东端延伸至北京以北约２５０ｋｍ（北纬４２°、东经１１９°附近），宽度１００～２００ｋｍ，长度近３０００ｋｍ。该条带中段区域（即龙门山断裂带所在区域）的西侧紧邻震中，且在经过南北构造带（东经１０２°）时发生了中断，中间出现约～１０６°１５０ｋｍ宽的不连续区，如图２所示。该现象一直持续到４月２４日；２５日开始受气象和云的影响而逐渐消失。５月１日时，该现象再次出现。由电视云图（图３）可见，此时中国西部地区上空虽被大片云层覆盖，但其中出现了条带状漏洞（即无云区），其地理位置与卫星红外热带的地理位置吻合。值得注意的是，在５月３日１８：００至５月４日０∶３０的卫星红外图像上，尽管先前的热带因云团影响而被截断，但由西南向北东发展的热带依然从云间直插震中方向。之后的８ｄ内，该现象受天气的影响时隐时现，以至高温条带逐渐消失。到震前１ｄ，沿北东向的龙门山断裂转而分布有一条低温条带，该冷带盘旋在震中上空不随风力而动，保持静止达６ｈ（如图２中５月１２日１３∶３０图像所示），直到震后２ｈ消失。该冷带的温度在－４℃左右，比周围区域的温度低３０℃。对照图３中５月１２日１３∶３０的云图，可以判断该冷带为低云或雾。３对震前的热红外异常及云异常机理的初步分析汶川地震是印度板块向亚洲板块俯冲所致。由于印度板块由南西向北东方向俯冲挤压亚洲板块，造成青藏高原东缘以龙门山构造带为中心向东推移，却遇到四川盆地地块的强力阻挡，造成挤压构造应力不断上升，弹性能长期积累，最终在龙门山构造带中央部位发生断裂失稳，大量能量突然释放形成巨震。之后，沿龙门山构造带的挤压状态不断调整，形成新的应力分布状态和新的应力集中区，并相继失稳引发多次强余震，且余震主要沿龙门山构造带分布，并具有逐渐向北东方向发展的趋势。卫星热红外图像揭示的热异常现象，应是上述构造运动２震前５ｈ，电视云图上出现两条线性云，汶川位于两者的延伸交叉位置由图３的５月１２日１３∶３０的云图，以及图４所示的震前科技导报２００８，２６（１０）３３

研究论文（Ａｒｔｉｃｌｅｓ）２００８－０４－２３Ｔ１４∶３０２００８－０４－２４Ｔ１１∶３０２００８－０４－２５Ｔ１４∶３０３０２００８－０５－０１Ｔ１３∶２００８－０５－０２Ｔ１７∶３０２００８－０５－０２Ｔ２１∶３０２００８－０５－０３Ｔ０７∶３０２００８－０５－０３Ｔ１８∶３０２００８－０５－０３Ｔ２１∶３０２００８－０５－０４Ｔ００∶３０２００８－０５－０９Ｔ１４∶３０２００８－０５－１２Ｔ１３∶３０图２汶川地震前２０ｄ内的卫星热红外图像（白色＊为震中位置、红线为区域断裂）Ｆｉｇ．２Ｔｈｅｓａｔｅｌｌｉｔｅｔｈｅｒｍａｌｉｎｆｒａｒｅｄｉｍａｇｅｗｉｔｈｉｎ２０ｄｂｅｆｏｒｅＷｅｎｃｈｕａｎｅａｒｔｈｑｕａｋｅ（ｗｈｉｔｅ＊ｂｅｅｐｉｃｅｎｔｅｒ，ｒｅｄｌｉｎｅｂｅｔｅｃｔｏｎｉｃｆｒａｃｔｕｒｅｓ３４科技导报２００８，２６（１０）

图３汶川地震前１８ｄ内的卫星云图（白色圆圈为震中位置）Ｆｉｇ．３ＴｈｅＴＶｃｌｏｕｄｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｗｉｔｈｉｎ１８ｄｂｅｆｏｒｅＷｅｎｃｈｕａｎｅａｒｔｈｑｕａｋｅ（ｗｈｉｔｅｃｉｒｃｌｅｂｅｅｐｉｃｅｎｔｅｒ）过程的地球物理反映。印度板块的俯冲使青藏高原东缘及北起低空大气效应，形成条带状低空云所致。部的挤压应力不断上升，地壳岩石弹性能的长期积累、地壳以上，仅仅是我们的初步分析，不一定完全正确。所出现岩石的破裂发育、断裂之间以及岩石之间的摩擦滑移，导致的卫星红外异常和云异常的内在机理、以及该异常所对应的地下热物质上涌和地下温室气体溢出，引起卫星热红外图像汶川地震前兆性等还需进一步研究，尤其需要与地震台网的升温异常；而临震前出现线性云异常，应是青藏高原东缘龙监测数据进行联合分析、相互佐证，从多参数、多物理场的角门山断裂带、青藏高原北部东昆仑山断裂带的震前活动加度来深入揭示汶川地震的前兆特点及其规律性。同时，应注剧，微裂隙大规模扩展，导致地下水汽大规模溢出等综合引意走出地震监测的误区［１２］，加强地震短临预报工作。科技导报２００８，２６（１０）３５

研究论文（Ａｒｔｉｃｌｅｓ）２００８－０５－１２Ｔ０８∶３０２００８－０５－１２Ｔ０９∶３０２００８－０５－１２Ｔ１０∶３０３０２００８－０５－１２Ｔ１１∶２００８－０５－１２Ｔ１２∶３０２００８－０５－１２Ｔ１３∶３０２００８－０５－１２Ｔ１４∶３０３０２００８－０５－１２Ｔ１５∶２００８－０５－１２Ｔ１６∶３０图４汶川地震前５ｈ出现两条远程交叉的线性云异常现象（白色圆圈为震中位置）Ｆｉｇ．４Ｔｗｏｆａｒ－ａｗａｙ－ｉｎｔｅｒｓｅｃｔｅｄｌｉｎｅａｒｃｌｏｕｄｓｏｃｃｕｒｒｅｄ５ｈｏｕｒｓｂｅｆｏｒｅｓｈｏｃｋｉｎｇ（ｗｈｉｔｅｃｉｒｃｌｅｂｅｅｐｉｃｅｎｔｅｒ）震前后断层相互作用为例［Ｊ］．地震地质，２０００，２２（３）：２１０－２１５．参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）［１］ＦｒｅｕｎｄＦ．Ｏｎｔｈｅｅｌｅｃｔｒｉｃａｌｃｏｎｄｕｃｔｉｖｉｔｙｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｔｈｅｓｔａｂｌｅｃｏｎｔｉｎｅｎ－ｔａｌｃｒｕｓｔ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＧｅｏｄｙｎａｍｉｃｓ，２００３，３５：３５３－３８８．［２］ＧｏｒｎｙＶＩ，ＳａｌｍａｎＡＧ，ＴｒｏｎｉｎＡＡ，ｅｔａｌ．ＴｈｅｅａｒｔｈｏｕｔｇｏｉｎｇＩＲｒａｄｉａｔｉｏｎａｓａｎｉｎｄｉｃａｔｏｒｏｆｓｅｉｓｍｉｃａｃｔｉｖｉｔｙ［Ｊ］．ＰｒｏｃＡｃａｄＳｃｉＵＳＳＲ，１９８８，３０（１）：６７－６９．［３］ＬｉＪｉｎｐｉｎｇ，ＷｕＬｉｘｉｎ，ＤｏｎｇＹａｎｑｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅａｎａｌｙｚｉｎｇｍｏｄｅｌｆｏｒｔｅｃｔｏｎｉｃａｃｔｉｖｉｔｙｂａｓｅｄｏｎｓａｔｅｌｌｉｔｅｔｈｅｒｍａｌｉｎｆｒａｒｅｄａｎｏｍａｌｙ［Ｃ］／／Ｉ－ＧＡＲＳＳ２００７．２００７：３０３９－３０４２．［４］刘德富，罗灼礼，彭克银．强烈地震前的ＯＬＲ异常现象［Ｊ］．地震，１９９７，１７（２）：１２６－１３２．ＬｉｕＤｅｆｕ，ＬｕｏＺｈｕｏｌｉ，ＰｅｎｇＫｅｙｉｎ．Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，１９９７，１７（２）：１２６－１３２．［５］刘善军，吴立新，李金平，等．台湾恒春地震前的卫星热红外异常特征及其机理．科技导报，２００６，２５（６）：３２－３７．ＬｉｕＳｈａｎｊｕｎ，ＷｕＬｉｘｉｎ，ＬｉＪｉｎｐｉｎｇ，ｅｔａｌ．Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｖｉｅｗ，２００６，２５（６）：３２－３７．［６］吕琪琦，丁鉴海，崔承禹，等．张北６．２级地震前的卫星热红外异常地震［Ｊ］．地震，１９９８，１８（３）：２４０－２４４．ＬｕＱｉｑｉ，ＤｉｎｇＪｉａｎｈａｉ，ＣｕｉＣｈｅｎｇｙｕ，ｅｔａｌ．Ｅａｒｔｈｑｕａｋｅ，１９９８，１８（３）：２４０－２４４．—以玛尼地［７］马瑾，单新建．利用遥感技术研究断层现今活动的探索——ＭａＪｉｎ，ＳｈａｎＸｉｎｊｉａｎ．ＳｅｉｓｍｏｌｏｇｙａｎｄＧｅｏｌｏｇｙ，２０００，２２（３）：２１０－２１５．［８］强祖基，赁常恭，李玲芝，等．卫星热红外图像亮温异常－临震前兆［Ｊ］．中国科学（Ｄ辑），１９９８，２８（６）：５６４－５７３．ＱｉａｎｇＺｕｊｉ，ＬｉｎＣｈａｎｇｇｏｎｇ，ＬｉＬｉｎｇｚｈｉ，ｅｔａｌ．ＳｃｉｅｎｃｅｉｎＣｈｉｎａ（ＳｅｒｉｅｓＤ），１９９８，２８（６）：５６４－５７３．［９］吴立新，刘善军，吴育华．遥感岩石力学引论：岩石受力灾变的红外遥感［Ｍ］．北京：科学出版社，２００６．［１０］徐秀登，徐向民，王煜．台湾南投７．６级地震前卫星红外异常［Ｊ］．地震学报，２０００，２２（６）：６６６－６６９．ＸｕＸｉｕｄｅｎｇ，ＸｕＸｉａｎｇｍｉｎ，ＷａｎｇＹｕ．ＡｃｔａＳｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａＳｉｎｉｃａ，２０００，２２（６）：６６６－６６９．［１１］张晓清，马文静．昆仑山口西８．１级地震前青海省形变、地热前兆特征研究［Ｊ］．西北地震学报，２００１，２３（１）：５４－６９．ＺｈａｎｇＸｉａｏｑｉｎｇ，ＭａＷｅｎｊｉｎｇ．ＮｏｒｔｈｗｅｓｔｅｒｎＳｅｉｓｍｏｌｏｇｉｃａｌＪｏｕｒｎａｌ，２００１，２３（１）：５４－６９．［１２］吴立新．地震监测预报的误区分析与工作建议［Ｊ］．科技导报，２００８，２６（１０）：２８－２９．ＷｕＬｉｘｉｎ．Ｓｃｉｅｎｃｅ＆ＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＲｅｖｉｅｗ，２００８，２６（１０）：２８－２９．（责任编辑齐志红）３６科技导报２００８，２６（１０）

本文标签： 地震汶川线性出现震中