顾及大气效应的同震形变InSAR提取及断层滑动分布反演

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地震灾害破坏力极强,给世界各地带来了重大损失。合成孔径雷达干涉测量(Interferometric Synthetic Aperture Radar,InSAR)技术可对地表实施大规模观测,对地震形变监测具有先天的优势。然而,在InSAR成像过程中不可避免地受环境或自身系统误差的影响,降低了InSAR技术的监测精度。已有研究证实,在众多影响因素中,大气延迟效应的影响尤为突出。因此,本文为了抑制大气延迟效应对地震形变场提取精度的影响,采用改进的迭代对流层分解法对获取的同震干涉图进行大气延迟校正,以降低大气效应的干扰。基于校正后的地震同震形变场数据,采用非线性贝叶斯算法获取断层最优几何参数,然后利用顾及模型误差的EI曲线法进行断层滑动分布反演,得到断层精细滑动分布结果。主要研究内容如下:(1)InSAR对流层延迟效应去除研究利用迭代对流层分解法进行大气延迟相位校正时,一般采用反距离插值法确定湍流分量,但该方法会导致湍流分量估计不准确,进而影响对流层延迟估计的效果。因此,本文提出改进的反距离加权内插对流层分解优化模型,提高对流层大气延迟相位校正的精度。为验证该优化模型有效性,本文以2020年1月19日伽师地震和2021年5月21日漾濞地震为例,对获取的同震差分干涉图采用迭代对流层分解优化模型进行大气延迟校正。结果表明,伽师地震升降轨数据形变监测精度分别提高了37.3%和9.8%,漾濞地震升降轨数据形变监测精度分别提高了14.3%和11.1%,说明该模型可以有效抑制干涉图中的大气效应;此外,经大气校正后,可更加清晰地判定地震近场区域形变范围和形变量。(2)典型震区同震形变场InSAR提取与断层滑动分布反演研究在断层滑动分布反演中,平滑因子值的选取常用L曲线法,但该方法过于依赖数据拟合精度,且计算当中存在着收敛问题。为提高平滑因子值选取的精确度,本文提出了一种顾及模型误差的EI曲线法断层精细滑动分布反演方法。该方法先基于非线性贝叶斯算法获取断层最优几何参数,然后运用顾及模型误差的EI曲线法选取平滑因子最优值,最后在SDM断层滑动分布反演中运用平滑因子最优值进行精细滑动分布反演。为验证该方法的有效性,本文在对伽师地震和漾濞地震进行大气延迟校正的基础上,开展顾及模型误差的EI曲线法断层精细滑动分布反演。结果表明,对于伽师地震,最优平滑因子为0.06,最优断层几何参数为:走向274.87°,倾角20°,平均滑动角90.59°,矩震级为Mw6.06。同时,反演结果表明伽师地震为一次典型的逆冲型破裂事件,兼有少量走滑分量。对于漾濞地震,最优平滑因子值为0.08,最优断层几何参数为:走向310.80°,倾角89°,平均滑动角172.42°,矩震级为Mw6.13。同时,断层滑动模型表明漾濞地震为NW走向右旋走滑断裂导致的一次走滑型破裂事件。
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