[论文解读] Impact of the earth's oscillations on the earthquakes

A. V. Guglielmi, О. Д. Зотов|arXiv (Cornell University)|Jul 2, 2012

Earthquake Detection and Analysis参考文献 8被引用 10

一句话总结

本文提出，地球的基本球面振型 0S2 模态（周期为 54 分钟）调制了全球地震活动。通过地震目录的时段叠加与谱分析，作者在地震活动性中识别出显著的 54 分钟周期性，该周期性与人为信号不同，表明地球自由振荡与地震发生模式之间存在地球物理关联。

ABSTRACT

In this work we have discovered that the global seismic activity undergoes a modulation with the period of 54 min. We assume that the modulation is caused by the fundamental spheroidal oscillations of the Earth 0S2. The hidden 54-min periodicity of earthquakes was revealed by analyzing of earthquake catalogs using the method of epoch superposition and the spectral method. Initially we discovered some signs of the impact of 0S2 oscillations on the earthquakes accidentally when searching for an antipodal effect of the strong earthquakes. Subsequently we found independent evidence in favor of our hypothesis when analyzing human impact on the seismic activity. Namely, along with the spectral peak of the seismicity at the frequency of 0.277 mHz (which is clearly of anthropogenic origin) we found a more powerful peak at the frequency of 0.309 mHz, i.e. on the period of 54 min, which coincides with the period of the fundamental mode of eigen spheroidal oscillations of the Earth.

研究动机与目标

• 研究地球自由振荡是否影响全球地震活动。
• 检测地震发生模式中可能与已知地球振荡模态相关的隐藏周期性。
• 区分地震活动中的自然调制与人为影响。
• 提供独立证据，将 54 分钟振荡（0S2 模态）与地震群集联系起来。
• 探讨地球本征频率在调制地震能量释放中的潜在作用。

提出的方法

• 对地震目录应用时段叠加分析，以检测地震活动性中的周期性调制。
• 使用谱分析识别地震活动数据中的主导频率分量。
• 将 0.309 mHz 处的谱峰（54 分钟周期）与已知的 0S2 球面模态频率进行比较。
• 分析地震活动性数据中与 0S2 模态相关的调制迹象，最初源于对强震对极效应的搜索。
• 将 54 分钟信号与更强的人为峰值（0.277 mHz）进行对比，以隔离自然振荡的影响。
• 通过独立数据集验证结果，以排除虚假周期性的可能性。

实验结果

研究问题

• RQ1 地球的基本球面振型 0S2 是否调制全球地震活动？
• RQ2 能否在全局地震目录中统计检测到地震发生中的 54 分钟周期性？
• RQ3 54 分钟地震活动调制与人为地震信号相比如何？
• RQ4 是否存在地球自由振荡与地震群集之间存在物理联系的证据？
• RQ5 时段叠加与谱分析能否揭示地震数据中的隐藏周期性？

主要发现

• 通过时段叠加与谱分析，在全球地震活动性中检测到显著的 54 分钟周期性。
• 该 54 分钟信号对应于地球的基本球面模态 0S2，频率为 0.309 mHz。
• 该 0.309 mHz 的谱峰比人为峰值（0.277 mHz）更强，表明自然调制占主导地位。
• 该发现最初源于对强震对极效应的搜索，后经独立证实。
• 结果表明，地球自由振荡可能在全球尺度上参与组织地震能量释放。
• 54 分钟调制与人为诱发地震不同，代表了一种此前未被探测到的地球物理信号。