青藏高原北部地震活动与长波辐射异常的关联机制及分频段预测模型研究

这篇综述系统分析了青藏高原北部（89°–105°E, 31°–43°N）37次M≥5.0地震的 outgoing longwave radiation（OLR）异常特征，通过小波变换和功率谱分析构建了分频段多参数预测框架。研究揭示了频段6（周期11天）对M5.0–7.0地震的最佳回溯检测性能，频段3（周期21天）对M≥7.0事件的敏感性，并量化了异常面积（A）、最大比值（MR）与地震能量（E）、震级（M）的非线性关系（R2达0.9495）。结合构造单元、季节变化和震源机制，验证了热红外遥感在断层活动能量释放监测中的独特价值。

　　

长波辐射异常与青藏高原北部地震活动的关联机制

分频段检测性能的突破性发现

研究团队利用风云系列静止气象卫星（FY-2/FY-4）的 outgoing longwave radiation（OLR）数据，通过Daubechies-8小波变换将信号分解为7个特征频段。结果显示：频段6（周期11天）对M5.0–6.0和M6.0–7.0地震的检测准确率分别达82.1%和100%，而频段3（周期21天）对M≥7.0强震表现出100%的预警能力。以2023年积石山M6.2地震为例，其OLR异常呈现典型的"双峰"演化模式——首次峰值面积达1.0×10⁵ km²，最大比值达16倍，空间迁移路径与肃南-祁连断裂带走向高度吻合。

地震能量参数的量化模型创新

通过最小二乘法构建的三次多项式回归模型显示：对于M5.0–6.0地震，异常面积（A）和最大比值（MR）与地震能量（E）呈显著非线性相关（R²=0.6734和0.8785），其经验公式揭示能量拐点出现在17×10¹²J附近。而M6.0–7.0地震的最大比值（MR）与震级（M）呈现三阶段变化规律，模型解释度高达94.95%。这种差异可能反映不同震级地震前兆信号的尺度效应——中小地震热异常主要源于局部应力调整，而强震前兆可能涉及更大范围构造系统的协同作用。

构造单元的特异性响应

空间分析揭示四大构造单元呈现显著差异：

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  柴达木盆地凭借刚性基底对断裂能量的"屏蔽效应"，实现100%的OLR异常检测率

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  祁连山和巴颜喀拉块体因地表干旱特性，检测率达83.3%

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  青藏高原东部受高寒草甸热惯性影响，对M5.0–6.0地震存在漏检

  值得注意的是，东昆仑断裂带在2021年玛多M7.4地震后出现的1.5×10⁵ km²异常区，可能与断裂张性段大规模CO₂释放有关。

季节与震源机制的调控作用

OLR异常呈现明显季节偏好：夏季占比34.4%（大气透明度高），冬季仅6.3%（积雪衰减信号）。震源类型分析显示：

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  走滑型地震（占比46%）因陡倾角断层（>70°）利于热流垂向传导，检测率82.4%

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  正断层和逆冲型因张性/压性破裂的热释放效率高，实现100%检测

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  低角度逆断层（倾角<30°）因热异常水平扩散，漏检率达20%

物理机制的多元解释

研究综合了"地球放气理论"和"电磁增温效应"等假说：

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  断裂带微裂隙促使地下气体上涌，在低空电场作用下发射红外辐射

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  岩石破裂实验证实，剪切生热可使断层带温度升高50–100°C

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  2022年门源M6.9地震的冬季异常案例，暗示大型走滑地震可能突破季节限制

这项研究构建了首个针对青藏高原北部的OLR分频段预测体系，为理解板内地震能量传递机制提供了新范式。未来需结合InSAR形变数据与多源遥感参数，进一步量化地形衰减效应（如Minard模型），提升强震风险评估精度。