فهرست
فصل اول. 1
1-1 مقدمه و ضرورت مطالعه. 2
1-2 زمین لرزه‌شناسی.. 3
1-2-1 امواج لرزه‌ای.. 4
1-2-2 گسل‌ها 5
1-3 ايالت‌هاي لرزه زمينساختي ايران. 6
1-3-1 ايالت لرزه زمينساختي البرز-آذربایجان. 6
1-3-2 ايالت لرزه‌زمين‌ساختي زاگرس… 7
1-3-3 ايالت لرزه زمينساختي ايران مركزي شرق ايران. 9
1-3-4 ايالت لرزه زمينساختي مكران. 9
1-4 مبانی سنجش‌ازدور 11
1-4-1 انرژی الکترومغناطیسی و رفتار طیفی مواد. 11
1-4-2 انرژی الکترومغناطیسی و جو زمین.. 12
1-4-3 بازتاب انرژی الکترومغناطیسی.. 13
1-4-4 ویژگی‌های طیفی مواد. 14
1-4-5 سکوها و سنجنده‌های سنجش‌ازدور 15
1-4-6 سامانه‌های سنجش‌ازدور 15
1-4-6-1 NOAA-AVHRR.. 15
1-4-6-2 ماهواره‌های TERRA و AQUA و سنجنده MODIS. 16
1-4-6-2-1 قدرت تفکیک سنجنده 17
1-4-6-4-2 محصولات زمینی MODIS. 18
1-4-6-4-3 توالی محصولات LST. 18
1-4-6-4-4 محصول MOD11_A1. 19
1-4-7 سنجش‌ازدور حرارتی.. 20
1-4-8 ویژگی‌های حرارتی.. 20
1-4-9 توان تشعشعی مواد. 22
1-4-10 دمای تشعشع. 23
1-4-11 تفسیر کیفی تصاویر حرارتی.. 23
فصل دوم. 24
2-1 مقدمه. 25
2-2 پیشنشانگرهای زمینلرزه 26
2-2-1 پیشنشانگرهای الکترومغناطیسی.. 28
2-2-2 پیشنشانگر دینامیک پوسته زمین.. 28
2-2-3 پیشنشانگر ژئوشیمیایی.. 29
2-2-4 پیشنشانگر زمین لرزه‌شناسی.. 29
2-2-5 پیشنشانگر هواشناسی و یون‌سپهری.. 30
2-2-6 پیشنشانگر دمایی زلزله. 30
2-2-6-1 انتقال گرما در خاک.. 33
2-2-6-2 شرایط حاصل از حضور آب در خاک.. 36
2-3 مطالعات پیشین.. 37
فصل سوم. 49
3-1 مقدمه. 50
3-2 زمینلرزه راور 2004. 50
3-3 زمینلرزه زرند 2005. 51
3-4 زمینلرزه ریگان 2009. 53
3-5 زمینلرزه جنوب استان فارس 2010. 54
3-6 زمینلرزه ورزقان 2012. 55
3-7 زمینلرزه گوهران 2014. 56
فصل چهارم. 58
4-1 مقدمه. 59
4-2 داده‌ها 59
4-2-1 داده‌های دمای سطح زمین.. 59
4-1-1-1 محاسبه خطای آرایه مربعی.. 62
4-1-1-2 محدودیت‌ها 63
4-1-2 داده‌های دمای هوا 64
4-2 روش‌ها 67
4-2-1 روش‌های تجزیه و تحلیل داده‌ها 67
4-2-1-1 سری‌های زمانی.. 67
4-2-2 بررسی‌های آماری.. 68
4-2-3 تبدیل موجک… 69
4-2-3-1 مقدمه. 69
4-2-3-2 تبدیل فوریه زمان کوتاه 71
4-2-3-3 اصل عدم قطعیت.. 73
4-2-3-4 موجک… 74
4-2-3-4-1 تبدیل موجک پیوسته. 75
4-2-3-4-2 گسسته سازی تبدیل موجک پیوسته. 77
4-2-3-4-3 تبدیل موجک گسسته. 78
4-2-3-4-4 تحلیل زمان-بسامد با استفاده از تبدیل موجک… 79
4-2-3-4-5 انواع موجک… 80
4-2-3-5 تبدیل موجک… 81
4-2-4 پالایه کالمن.. 82
4-2-4-1 فرآیند تخمین.. 82
4-2-4-2 الگوریتم پالایه کالمن گسسته. 84
3-2-4-2-1 پارامتر‌های پالایه و تنظیمات.. 86
فصل پنجم. 87
5-1 مقدمه. 88
5-2 درجه‌بندی با استفاده از رنگ 88
5-3 تشکیل سری زمانی.. 94
5-3-1 زمینلرزه جنوب استان فارس… 95
5-3-2 زمینلرزه گوهران. 96
5-3-3 زمینلرزه زرند. 96
5-3-4 زمینلرزه ریگان. 97
5-3-5 زمینلرزه راور 98
5-3-6 زمینلرزه ورزقان. 98
5-4 تفریق سری زمانی دمای هوا از سری زمانی دمایی.. 99
5-5 کاربرد موجک به‌عنوان پالایه. 101
5-6 کاربرد پالایه کالمن.. 106
فصل ششم. 114
6-1 مقدمه. 115
6-2 بیهنجاری دمایی قبل از زمینلرزه 115
6-2-1 مطالعه بیهنجاری دمایی زمینلرزه جنوب استان فارس… 115
6-2-2 مطالعه بیهنجاری دمایی زمینلرزه گوهران. 117
6-2-3 مطالعه بیهنجاری دمایی زمینلرزه زرند. 119
6-2-4 مطالعه بیهنجاری دمایی زمینلرزه ریگان. 120
6-2-5 مطالعه بیهنجاری دمایی زمینلرزه راور 122
6-2-6 مطالعه بیهنجاری دمایی زمینلرزه ورزقان. 124
6-4 نتیجه‌گیری پیرامون پالایه‌ها 126
6-6 تشخیص راستای گسل.. 129
6-7 نتیجه‌گیری.. 131
6-8 پیشنهاد‌ها 131
منابع و مراجع.. 133
فهرست جداول
13 |
محدوده طیفی امواج الکترومغناطیسی |
جدول 1-1 |
16 |
خصوصیات باندهای AVHRR |
جدول 1-2 |
17 |
مشخصات ماهواره TERRA و سنجنده MODIS برای باندهای 29 تا 36 |
جدول 1-3 |
20 |
برخی داده‌های محصول A1 |
جدول 1-4 |
33 |
خواص حرارتی مواد طبیعی |
جدول 2-1 |
فهرست شکل‌ها
6 |
ایالت‌های لرزه زمین ساختی ایران |
شکل 1-1 |
8 |
نقشه گسل‌هاي فعال زاگرس |
شکل 1-2 |
10 |
گسل‌ها و ساختارهاي عمدة زون فرورانش مکران و لرزه‌خیزی این منطقه (به همراه نحوه توزیع پایگاه‌های GPS) |
شکل 1-3 |
12 |
دو بخش الکتریکی و مغناطیسی از یک پرتو الکترومغناطیسی |
شکل 1-4 |
14 |
انواع بازتاب، الف) بازتاب آینه‌ای و ب) بازتاب پراکنده |
شکل 1-5 |
15 |
نمودار بازتابی پوشش‌های گیاهی، خاک و آب |
شکل 1-6 |
22 |
منحنی های توزیع طیفی انرژی ساطع شده از اجسام در دماهای مختلف |
شکل 1-7 |
31 |
تصاویر دریافتی از ماهواره زمین ایستا دانشگاه داندی. تاریخ هر عکس در گوشه سمت بالای آن ثبت شده است. محل تشکیل ابر در تاریخ 26 ژانویه با دایره نارنجی رنگ مشخص شده‌است |
شکل 2-1 |
34 |
انتقال گرما به‌صورت طرح‌واره در یک ستون فرضی عمودی در خاک |
شکل 2-2 |
39 |
الف) توزیع میانگین دمای سطح زمین شبانه، مساحت 100 در 100 کیلومتر، برای باج در گوجورات هندوستان(زمینلرزه 26 ژانویه 2001). ب) عکس‌های مربوط به زمینلرزه در تاریخ‌های 1 ،20، 21 و 26 ژانویه 2001 |
شکل 2-3 |
40 |
نقشه سری زمانی دمای سطح زمین پیش از زمینلرزه 26 ژانویه 2001 در باج هندوستان. بیهنجاری از 14 ژانویه شروع شد و در 23 ژانویه به بیشینه مقدارش رسید |
شکل 2-4 |
41 |
تحولات زمانی-مکانی بیهنجاری دمایی تصاویر NCEP .توجه: مقیاس نمودار میله‌ای بر حسب درجه سانتیگراد است. |
شکل 2-5 |
42 |
بیهنجاری حرارتی زمینلرزه بم در 20 فوریه 2005 به‌وسیله داده‌های ماهواره NOAA |
شکل 2-6 |
43 |
الف) نمودار تغييرات مقادير ميانگين براي كدهاي 9 تا 14 در شعاع‌هاي متفاوت از كانون زمینلرزه. دايره نشان‌دهنده تفاوت بين مينيمم و ماكسيمم مقادير تابش در فواصل متفاوت از كانون در كد 12 است. ب) جدول کدهای مطرح شده در نمودار قسمت الف. |
شکل 2-7 |
44 |
تغییرات دمایی زمینلرزه کامچاتکا، شرق روسیه (21 ژوئن 1996). الف) پیش‌زمینه دمایی در یک روز معمولی با تصاویر NOAA (14 ژوئن 1996) ب) ثبت بیهنجاری دمایی مرتبط با زمینلرزه (22 ژوئن 1996). |
شکل 2-8 |
44 |
تصاویر ماهوارهای تغییرات گرانشی ماهواره GRACE را برای زمینلرزه سوماTERRA نشان می‌دهند. الف) و ب) تغییر گرانشی زمینلرزه در دوره‌های هم‌لرزه‌ای و پسالرزه‌ای |
شکل 2-9 |
45 |
نمودارهای مربوط به زمینلرزه بم. محور افقی زمان بر اساس روز زمینلرزه است. محور‌های سبز رنگ بالاترین و پایین‌ترین مقدار مجاز را نشان می‌دهند و محور آبی مقدار میانگین است. الف) ثبت بیهنجاری داده‌های دمایی براساس روش میان چارکی. ب) ثبت بیهنجاری دمایی پس از اعمال تبدیل موجک و سپس روش میان چارکی. ج) دمای سطح زمین دریافت شده (قرمز رنگ) و پیش‌بینی شده (آبی رنگ) با استفاده از پالایه کالمن د) تفریق بین مقدار پیش‌بینی و مدار ثبت شده |
شکل 2-10 |
47 |
سری زمانی برای مقایسه داده‌های ماهوارهای روزانه با بیشینه دمای ایستگاه زمینی و داده ماهوارهای شبانه با کمینه دمای ایستگاه زمینی. خط مشکی داده‌های ماهوارهای و نقاط آبی داده‌های ایستگاه‌های زمینی هستند. |
شکل 2-11 |
48 |
تغییرات T-Tav عمق يك متر ايستگاه زرند در شش ماه اول 2005 و موقعيت زماني زمینلرزه ها |
شکل 2-12 |
50 |
نقشه گسل‌هاي مهم منطقه راور، موقعیت كانون زمینلرزه به همراه پس‌لرزه‌ها و حل سازوکار کانونی هاروارد |
شکل 3-1 |
52 |
سازوكارگسل كوهبنان و ساير زمین‌لرزه‌های بزرگ این ناحیه. خط قرمز رنگ نشانگر شکستگی سطحی است. |
شکل 3-2 |
53 |
موقعیت مرکز سطحی زمینلرزه 29/9/1389جنوب خاوری محمد آباد ریگان تعیین شده در شبکه ملی لرزه نگاری باند پهن پژوهشگاه بین المللی زمین‌لرزه‌شناسی و مهندسی زمینلرزه. شماره‌های 1تا 4 و همچنین سازوکار کانونی مشکی رنگ سمت راست مربوط به زمینلرزه مورد بررسی هستند. |
شکل 3-3 |
54 |
رزش‌های 30 روز قبل از زمینلرزه اصلی |
شکل 3-4 |
56 |
سازوکار کانونی زمینلرزه اصلی ورزقان بر اساس مراکز مختلف لرزه‌نگاری دنیا |
شکل 3-5 |
57 |
سازوکار کانونی زلزله گوهران (سازوکار کانونی دانشگاه هاروارد بر اساس حل تانسور تنش) |
شکل 3-6 |
60 |
نمونه تغییرات دمای اعماق 5، 10، 20، 45 و 100 سانتی‌متر ایستگاه هواشناسی موسسه ژئوفیزیک دانشگاه تهران در ساعت 16 روز 28/4/1995 تا 240 ساعت بعد |
شکل 4-1 |
61 |
آرایه مربعی برای برداشت اطلاعات دمایی. پیکسل شماره 1 منطبق بر رومرکز زمینلرزه است. |
شکل 4-2 |
63 |
خطای نسبی محاسبه شده برای روش آرایه مربعی |
شکل 4-3 |
64 |
نمودار مقایسه داده‌های سنجنده MODIS روی ماهواره TERRA و AQUA |
شکل 4-4 |
66 |
سری زمانی دمای هوای نزدیکترین ایستگاه‌ها هواشناسی به رومرکز زمینلرزه |
شکل 4-5 |
71 |
مقایسه سیگنال x(t) و y(t). الف) سیگنال اولیه x(t). ب) مؤلفه‌های فرکانس x(t). ج) سیگنال اولیه y(t). د) مؤلفه‌های فرکانسی y(t). |
شکل 4-6 |
73 |
صورت اجمالی اصل عدم قطعیت در صفحه زمان- بسامد تبدیل فوریه زمان کوتاه. پنجره عدم قطعیت هایزنبرگ در کل صفحه ثابت است. |
شکل 4-7 |
74 |
تعدادی از موجک‌های مشهور |
شکل 4-8 |
75 |
نحوه عملکرد پارامتر جابه‌جایی موجک |
شکل 4-9 |
76 |
نحوه عملکرد پارامتر مقیاس بر موجک |
شکل 4-10 |
76 |
ضریب همبستگی موجک و قسمتی از سیگنال |
شکل 4-11 |
78 |
محل موجک‌ها به هنگام گسسته کردن بر روی درجه بندی دودویی |
شکل 4-12 |
79 |
تجزیه سیگنال به دو بخش جزئیات و تقریب |
شکل 4-13 |
79 |
صورت اجمالی اصل عدم قطعیت زمان-بسامدی تبدیل موجک ، پنجره هایزنبرگ در هر زمان و بسامد متغیر است. |
شکل 4-14 |
80 |
نمایش وضوح در صفحات مختلف. الف)صفحه زمان. (ب)صفحه فرکانس. (پ) صفحه زمان-بسامد در تبدیل فوریه زمان کوتاه. (ت)صفحه زمان بسامد در تبدیل موجک |
شکل 4-15 |
85 |
چرخه داخلی پالایه گسسته کالمن |
شکل 4-16 |
88 |
ابزار رنگ‌بندی نقشه (نرم‌افزار اِنوی). رنگ قرمز نشانگر بیشترین ارزش در تصاویر ماهوارهای است و متقابلاً رنگ آبی کمترین ارزش در رنگ‌بندی تصاویر ماهوارهای را دارا است. |
شکل 5-1 |
89 |
تصاویر دمایی روزهای قبل تا بعد از زمینلرزه جنوب استان فارس. در تصویر مربوط روز زمینلرزه، موقعیت رومرکز زمینلرزه با ستاره مشخص‌شده است. |
شکل 5-2 |
90 |
تصاویر دمایی روزهای قبل تا بعد از زمینلرزه گوهران. در تصویر مربوط به‌روز زمینلرزه، موقعیت رومرکز زمینلرزه با ستاره مشخص‌شده است. |
شکل 5-3 |
91 |
تصاویر دمایی روزهای قبل تا بعد از زمینلرزه زرند. در تصویر مربوط به‌روز زمینلرزه، موقعیت رومرکز زمینلرزه با ستاره مشخص‌شده است. |
شکل 5-4 |
92 |
تصاویر دمایی روزهای قبل تا بعد از زمینلرزه ریگان. در تصویر مربوط به‌روز زمینلرزه، موقعیت رومرکز زمینلرزه با ستاره مشخص‌شده است. |
شکل 5-5 |
93 |
تصاویر دمایی روزهای قبل تا بعد از زمینلرزه راور. در تصویر مربوط به‌روز زمینلرزه، موقعیت رومرکز زمینلرزه با ستاره مشخص‌شده است. |
شکل 5-6 |
94 |
تصاویر دمایی روزهای قبل تا بعد از زمینلرزه ورزقان. در تصویر مربوط به‌روز زمینلرزه، موقعیت رومرکز زمینلرزه با ستاره مشخص‌شده است. |
شکل 5-7 |
95 |
سری زمانی دمای سطح زمین زمینلرزه جنوب استان فارس. |
شکل 5-8 |
96 |
سری زمانی دمای سطح زمین زمینلرزه گوهران، هرمزگان. |
شکل 5-9 |
97 |
سری زمانی دمای سطح زمین زمینلرزه زرند. |
شکل 5-10 |
98 |
سری زمانی دمای سطح زمین زمینلرزه ریگان. |
شکل 5-11 |
99 |
سری زمانی دمای سطح زمین زمینلرزه راور. |
شکل 5-12 |
100 |
سری زمانی دمای سطح زمین زمینلرزه ورزقان. |
شکل 5-13 |
101 |
حذف اثر دمای هوا از سری زمانی رومرکز زمین‌لرزه‌های موردبررسی. الف) زلزله گوهران، ب) زلزله جنوب استان فارس، ج) زلزله ریگان، د) زلزله راور، ه) زلزله زرند و و) زلزله ورزقان |
شکل 5-14 |
102 |
صورتی طرح‌واره از مراحل مختلف اثر موجک است. |
شکل 5-15 |
103 |
اعمال موجک بر سری زمانی دمایی زمینلرزه راور – 14 اکتبر 2004 |
شکل 5-16 |
104 |
اعمال موجک بر سری زمانی دمایی زمینلرزه زرند – 22 فوریه 2005 |
شکل 5-17 |
104 |
اعمال موجک بر سری زمانی دمای هوای زمینلرزه ریگان – 20 دسامبر 2010 |
شکل 5-18 |
104 |
اعمال موجک بر سری زمانی دمای هوای زمینلرزه جنوب استان فارس – 21 جولای 2010 |
شکل 5-19 |
105 |
اعمال موجک بر سری زمانی دمای هوای زمینلرزه گوهران – 2 فوریه 2014 |
شکل 5-20 |
105 |
اعمال موجک بر سری زمانی دمای هوای زمینلرزه ورزقان – 11 اوت 2012 |
شکل 5-21 |
107 |
طرحی از پالایه کالمن |
شکل 5-22 |
108 |
سری زمانی دمایی زمینلرزه جنوب استان فارس به همراه سری زمانی پالایه شده توسط پالایه کالمن، همچنین بازه‌های سبز رنگ برای شناخت دسته هنجار و بی‌هنجار نیز مشخص‌شده‌اند. خط سبزرنگ نازک‌تر نشانگر میانه و خطوط سبز پهن‌تر نمایانگر بازه میان چارکی هستند. |
شکل 5-23 |
109 |
سری زمانی دمایی زمینلرزه گوهران به همراه سری زمانی پالایه شده توسط پالایه کالمن، همچنین بازه‌های سبز رنگ برای شناخت دسته هنجار و بی‌هنجار نیز مشخص‌شده‌اند. خط سبزرنگ نازک‌تر نشانگر میانه و خطوط سبز پهن‌تر نمایانگر بازه میان چارکی هستند. |
شکل 5-24 |
110 |
سری زمانی دمایی زمینلرزه زرند به همراه سری زمانی پالایه شده توسط پالایه کالمن، همچنین بازه‌های سبز رنگ برای شناخت دسته هنجار و بی‌هنجار نیز مشخص‌شده‌اند. خط سبزرنگ نازک‌تر نشانگر میانه و خطوط سبز پهن‌تر نمایانگر بازه میان چارکی هستند. |
شکل 5-25 |
111 |
سری زمانی دمایی زمینلرزه ریگان به همراه سری زمانی پالایه شده توسط پالایه کالمن، همچنین بازه‌های سبز رنگ برای شناخت دسته هنجار و بی‌هنجار نیز مشخص‌شده‌اند. خط سبزرنگ نازک‌تر نشانگر میانه و خطوط سبز پهن‌تر نمایانگر بازه میان چارکی هستند. |
شکل 5-26 |
112 |
سری زمانی دمایی زمینلرزه راور به همراه سری زمانی پالایه شده توسط پالایه کالمن، همچنین بازه‌های سبز رنگ برای شناخت دسته هنجار و بی‌هنجار نیز مشخص‌شده‌اند. خط سبزرنگ نازک‌تر نشانگر میانه و خطوط سبز پهن‌تر نمایانگر بازه میان چارکی هستند. |
شکل 5-27 |
113 |
سری زمانی دمایی زمینلرزه ورزقان به همراه سری زمانی پالایه شده توسط پالایه کالمن، همچنین بازه‌های سبز رنگ برای شناخت دسته هنجار و بی‌هنجار نیز مشخص‌شده‌اند. خط سبزرنگ نازک‌تر نشانگر میانه و خطوط سبز پهن‌تر نمایانگر بازه میان چارکی هستند. |
شکل 5-28 |
117 |
نقشه گسل‌های ناحیه گوهران و تصویر رنگ‌بندی شده آن. ناحیه افزایش دما در بالای تصویر مشخص است که توافق خوبی با راستای گسل‌های ناحیه دارد. همچنین راستای گسل احتمالی با بررسی موقعیت پس‌لرزه‌ها با خط بنفش مشخص شده است. |
شکل 6-1 |
119 |
تصویر رنگ‌بندی شده زمینلرزه زرند به همراه گسل‌های ناحیه. روند افزایش دما به خوبی با راستای گسل‌ها مطابقت دارد. |
شکل 6-2 |
122 |
نقشه‌گسل‌های نزدیک به رومرکز زمینلرزه و تصویر رنگ‌بندی شده زمینلرزه ریگان حاکی از تطابق خوب گسل و ناحیه افزایش دماست. |
شکل 6-3 |
123 |
ناحیه افزایش دما زمینلرزه راور و همچنین نقشه گسل‌های منطقه. توافق بسیار خوب ناحیه افزایش دما یافته با گسل‌های منطقه به خوبی مشخص است. |
شکل 6-4 |
125 |
تصویر رنگ‌بندی شده زمینلرزه ورزقان (2012) به همراه گسل‌های منطقه |
شکل 6-5 |
127 |
منحنی‌های پالایش شده توسط سطوح مختلف پالایه کالمن در سری زمانی زمینلرزه ریگان. الف) تلرانس 1. ب) تلرانس 2. ج) تلرانس 3. د) تلرانس 5. |
شکل 6-6 |
128 |
منحنی‌های پالایش شده توسط سطوح مختلف پالایه کالمن در سری زمانی زمینلرزه ورزقان. الف) تلرانس 1. ب) تلرانس 2. ج) تلرانس 3. د) تلرانس 5. |
شکل 6-7 |
129 |
سازوکار کانونی – حل شده توسط دانشگاه هاروارد- زمینلرزه زرند و پس‌لرزه‌های آن. |
شکل 6-8 |
130 |
مطالعه زمین لرزه ورزقان. شکستگی هم‌لرزه‌ای با خط زرد مشخص است. نقاط قرمز رنگ پس‌لرزه‌های ثبت شده توسط مرکز لرزه‌نگاری کشوری است. |
شکل 6-9 |
