基于希尔伯特-黄变换的九寨沟M7.0地震加速度记录时频分析

摘要

2017年8月8日四川九寨沟M7.0地震是继2008年汶川M8.0地震和2013年芦山M7.0地震之后,青藏高原东缘在不到10年的时间内发生的第3个震级M7.0以上的强震,震中位于青藏高原巴颜喀拉块体东缘东昆仑断裂带东端的塔藏断裂、岷江断裂和虎牙断裂交汇部位,四川省地震局的数字强震台网共有37个台站获取了主震的三分量强震加速度记录.由于傅里叶(Fourier)变换仅能提供强震记录的频域信息,故本文在对九寨沟M7.0地震的加速度记录进行时频分析时采用了一种基于聚类经验模态分解(EEMD)的希尔伯特-黄变换(HHT)方法提取信号时频特性,通过对震中附近台站的加速度记录进行EEMD分解和希尔伯特(Hilbert)变换及谱分析,最终有效获得了信号能量的时频分布特征,量化提取了中心频率、Hilbert能量、最大振幅对应的时间等特性,并与Fourier变换进行了对比研究.研究结果表明:对于非线性的强震记录采用EEMD能够有效抑制经验模态分解(EMD)中存在的模态混叠问题,FFT谱与Hilbert边际谱相比,它在低频处会低估地震动的幅值,随着频率的增加,FFT谱又会放大其幅值.