引言

长波辐射（Outgoing Long-wave Radiation，简称OLR），又称热辐射通量密度，是指地-气系统向外层空间发射的电磁波能量密度，OLR是对红外单波段遥测数据经再处理后形成的宽波段（5—50μm）信息（康春丽等，2007；刘德富等，2003）。1990年孙洪斌等探讨了OLR与地震的关系，首次将OLR引入地震预测领域（孟庆岩等，2014）。此后，我国科研人员陆续利用美国国家海洋大气局（NOAA）等机构提供的OLR数据，研究其与地震的关系，并研制如距平、涡度、小波等异常提取方法，研究2004年苏门答腊岛8.7级地震、2008年汶川8.0级地震、2013年岷县漳县6.3级地震、2015年阿拉善左旗5.8级地震等典型震例，总结OLR相关异常判定依据和预测指标（魏志恒等，2017；戴勇等，2016；康春丽等，2009；荆凤等，2009；戴勇等，2009；康春丽等，2008；王亚丽等，2008；Ouzounov等，2007；刘德富等，2005；刘德富等，2003；刘德富等，1999；刘德富等，1997），同时通过开展岩石试验、尝试结合气象参数等对异常机理进行研究（康春丽等，2008；吴立新等, 2004a, 2004b, 2004c, 2004d；邓明德等，1997；Freund，2003；徐秀登等，2001；强祖基等，1992）。OLR在地震预测领域中的应用具有广阔前景，地震学家可在震例积累、强干扰弱信息提取技术、机理分析等方面开展深入研究。

2017年8月8日21时19分（北京时间），四川省阿坝州九寨沟县（103.82°E，33.20°N）发生7.0级强震（简称九寨沟地震），震源深度20km，此次地震是继2008年汶川8.0级地震和2013年芦山7.0级地震后，在四川发生的又一次破坏性地震。九寨沟地震附近有塔藏断裂、虎牙断裂、岷江断裂和雪山梁子断裂等多条活动断裂带，这些断裂是青藏高原或其块体的边界断裂带，周边地震活动极为强烈，震中附近200km范围内曾发生9个7.0级以上地震，其中包括1654年甘肃天水8.0级地震和1879年甘肃武都8.0级地震（房立华等，2018；杨彦明等，2017）。本文将九寨沟地震震中所在区域（95.00°—110.00°E，25.00°—45.00°N）作为研究区，重点分析九寨沟地震前后研究区内OLR时空演化特征。

1.   资料与处理方法

研究所用的OLR数据是由美国国家海洋大气局（NOAA）提供的分辨率为2.5°×2.5°网格化数据（夜间），单位为W/m²。为剔除OLR地形、地貌和季节等因素，利用式（1）计算OLR距平值网格数据（康春丽等，2009）：

式中$\Delta OLR(t)$表示各格点OLR距平值；$S{\rm{*}}({x_{i, j}}, {y_{i, j}}, t)$表示各格点位月度OLR在2017年的值；${\overline S ^{\rm{*}}}({x_{i, j}}, {y_{i, j}}, t)$表示各格点位月度OLR在2006—2016年的平均值；x表示纬度；y表示经度；i，j表示格点位标。

2.   主要结果

2.1   OLR空间演化特征

图 1所示为九寨沟地震震区月尺度OLR背景场变化特征。由图 1可知，冬季（12、1、2月）和春季（3—5月），研究区未出现显著的逐月变化，仅在30°N以南区域存在呈纬向分布的OLR大于228W/m²的高值区。夏季（6—8月）和秋季（9—11月），夏季和秋季期间，青藏高原OLR逐月变化不明显，环青藏高原区域OLR逐月变化显著，其中，35°N以北区域主要分布有巴丹吉林沙漠、腾格里沙漠、乌兰布和沙漠、库布齐沙漠、毛乌素沙漠等（李宽，2017），区域内植被稀少，地面比热容小，OLR自6月开始显著增强，至8月达到最强，之后逐月减弱；35°N以南、104°E以东区域主要分布有海拔相对较低的成都平原，季节性变化显著，夏季气温高且雨水充沛，OLR自7月开始显著增强，至8月达到最强，9月显著减弱。

图 1  九寨沟地震震区OLR背景场逐月变化图（一）

Figure 1.  Monthly variation of OLR background field in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

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图 1  九寨沟地震震区OLR背景场逐月变化图（二）

Figure 1.  Monthly variation of OLR background field in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

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图 2所示为九寨沟地震震区在2017年的OLR逐月变化特征，与该区域OLR月尺度背景场相比，相同之处是环青藏高原区域OLR存在明显的逐月变化特征；不同之处是：①研究区2017年的OLR逐月变化比背景场逐月变化更加显著；②对于巴颜喀拉块体来说，2017年7月OLR值明显高于OLR多年以来的背景场值，该异常现象出现后，巴颜喀拉块体西北缘发生九寨沟地震。

图 2  九寨沟7.0级地震震区2017年OLR场逐月变化图（一）

Figure 2.  Monthly variation of OLR field in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

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图 2  九寨沟7.0级地震震区2017年OLR场逐月变化图（二）

Figure 2.  Monthly variation of OLR field in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

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研究区OLR原始值的变化受地形、地貌、季节等因素的影响，为了对可能的异常进行有效识别，采用距平方法剔除OLR背景变化特征，结果如图 3所示。由图 3可知，震前1个月内九寨沟地震震中附近出现Y形态高值区，其主体区域沿着巴颜喀拉块体南缘边界带，重要分支横跨巴颜喀拉块体，直接延伸至九寨沟地震震中。在震时和震后，上述高值区消失。

图 3  九寨沟7.0级地震震区2017年OLR距平场逐月变化图

Figure 3.  Monthly variation of OLR anomalies in the Jiuzhaigou Earthquake region in 2017

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2.2   震中附近格点OLR时序特征

本节重点分析紧邻震中的（105.00°E，32.50°N）、（105.00°E，35.00°N）、（102.50°E，35.00°N）、（102.50°E，32.50°N）4个格点OLR时序特征（见图 4）。

图 4  九寨沟地震震中附近格点OLR时序曲线

Figure 4.  OLR time series curves of grids near the epicenter of the Jiuzhaigou Earthquake

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由图 4可知，4个格点OLR背景值在4—9月均存在由季节变化引起的上升—转折—下降的变化过程，其中最高值均出现在8月。4个格点OLR在2017年4—9月同样出现上升—转折—下降的变化，但与背景变化的区别是，最高值出现在7月，比由季节引起的OLR变化提前一个月。去除背景变化后的4个格点OLR值在2017年4—9月未出现连续的上升和下降变化，仅在2017年7月出现显著大于其他月份的现象，说明九寨沟地震发生前震中区域附近存在显著OLR增加异常现象。

3.   结论

（1）九寨沟地震震区月尺度OLR背景场存在分区特征，青藏高原OLR逐月变化不明显，而环青藏高原区域OLR逐月变化显著。其中，35°N以北区域显著变化时段为6—10月，35°N以南、104°E以东区域显著变化时段为7—9月。

（2）2017年7月巴颜喀拉块体OLR值明显高于该区域OLR多年以来的背景场值，该异常现象出现后，巴颜喀拉块体东北缘发生九寨沟地震。

（3）距平结果显示，震前1个月内九寨沟地震震中附近出现OLR高值区，其主体区域沿着巴颜喀拉块体南缘边界带，重要分支横跨巴颜喀拉块体，直接延伸至九寨沟地震震中（见图 5）。

图 5  巴颜喀拉块体东缘活动构造特征和历史强震（谢祖军等，2018）

Figure 5.  Characteristics of active tectonics and historical strong earthquakes in the eastern margin of the Bayan Hara block (Xie Zujun et al., 2018)

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（4）紧邻九寨沟地震震中的4个格点OLR变化特征基本一致，即在2017年4—9月出现上升—转折—下降变化，最高值出现在7月。去除背景变化后的4个格点OLR值变化特征也基本一致，即在2017年4—9月未出现连续的上升和下降变化，仅在2017年7月出现显著大于其他月份的现象，说明九寨沟地震发生前震中区域存在显著OLR增加异常现象。

（5）运用地球放气假说（强祖基等，1997；徐秀登等，1995）对九寨沟地震前OLR异常机理进行初步探讨：九寨沟地震前，OLR异常区出现在构造块体边界带上或断裂附近，可能由于震前CO₂、CH₄等气体沿断裂逸出，增加了断裂及其附近区域低空温室气体含量，致使上述区域OLR增强显著，当然，这仅是合理假设，九寨沟地震OLR异常变化也可能是由多种因素综合引起的，需要通过搜集气象、地质、地球物理等方面的资料进行处理、分析和论证。