超低频自由振荡分裂信号的探测

 1mHz以下的自由振荡简正模态共有15个，其中14个弹性模态可分为：10个球型模态：0S0, 0S0, 2S1, 0S3, 0S4, 0S5, 1S2, 2S2, 1S3, 3S1和4个环型模态：0T2, 0T3, 0T4, 0T5；另一个模态为地球内核平动振荡Slichter模。目前仅有如下6个多线态的分裂谱线被全部探测到：0S2, 0S3, 1S2, 2S1, 3S1, 1S3。Slichter模信号甚至至今仍未被观测到。
  我们提出了一种最优序列估计--OSE方法来探测n阶模态的分裂谱线，它可完整地剥离一个模态的所有分裂谱线，进而有助于弱信号的探测。另外，我们引入了EEMD方法来探测1mHz以下的简正模信号。
  根据超导重力(SG)数据，将OSE用于探测3S1和1S2的结果如图 1和图 2所示，可发现它们的分裂谱线均被完整地探测出；起始1S2的全部5个分裂谱线是首次被探测到。OSE方法探测Slichter模的初步结果如图 3红色圆圈所标示，但具体结果仍待进一步验证。
  EEMD方法引入到微弱地球自由振荡信号的探测中的结果如图 4-图 6所示，结果表明EEMD有助于弱信号的探测。相关结果中， 0S4模态的全部9条分裂谱线是首次被观测到。
  相关结果已发表于《Journal of Geophysical Research--Solid Earth》和《Geophysical Journal International》等刊物。

图 1  OSE和MSE方法所对应的 3S1 的功率谱。a)-c) 为MSE的结果；d)-f) 为OSE的结果。PREM模型的理论预测值如垂直虚线所示理论。
 

图 2  OSE分析后的1S2的功率谱(a-e)。(f) 是不同的观测值与PREM模型预测值之间的差异。PREM模型的理论预测是垂直虚线所示。
 

图 3 利用OSE方法探测Slichter模的初步结果。
 

图 4   (a)-(c) 2004年、2010年和2011年地震后所得到的0S2的功率谱；(d)-(f) 2004年、2010年和2011年地震后所得到的0S3的功率谱。
 

图 5  2S1 (a-c)和 3S1 (d-f)的功率谱, 分布与图4.4相同。箭头表示0T2的分裂。
 

图 6  0S4 (a-c) 和 1S2 (d-f) 的功率谱，与图4.4分布相同。