核爆監(jiān)測是偵察地下核試驗(yàn),探測試驗(yàn)國家或地區(qū)核技術(shù)發(fā)展水平的有效手段。1996年9月聯(lián)合國通過的《全面禁止核試驗(yàn)條約》使核爆監(jiān)測成為軍控核查的主要內(nèi)容。全方位的核監(jiān)測可劃分為陸基、?;?、空基和天基。主要監(jiān)測手段包括地震、遙感、次聲、水聲和放射性核素的測量等。核爆監(jiān)測需要回答三個(gè)問題:(1)在哪?(2)是人工爆炸還是天然地震?(3)多大?與地震學(xué)研究相對應(yīng)的監(jiān)測技術(shù)主要為事件定位、識(shí)別和當(dāng)量估計(jì)。
地質(zhì)地球所地球深部結(jié)構(gòu)與過程研究室趙連鋒副研究員與合作者,繼對2006年10月9日和2009年5月25日兩次朝鮮地下核試驗(yàn)進(jìn)行區(qū)域震相研究(Zhao et al., 2008,2012)之后,根據(jù)中國國家地震臺(tái)網(wǎng)、全球地震臺(tái)網(wǎng)和日本F-NET臺(tái)網(wǎng)資料,完成了對2013年2月12日朝鮮地下核試驗(yàn)高精度定位、識(shí)別、震級計(jì)算和當(dāng)量估計(jì)的研究。他們利用來自57個(gè)臺(tái)站的100個(gè)Pn波互相關(guān)到時(shí)數(shù)據(jù),采用相對定位方法,確定了朝鮮2013年核爆的位置是[41.2923±0.0004°N, 129.0727±0.0006°E],與2006年和2009年核爆的距離分別為3.0和0.4 km,定位精度約為52 m(圖1)。為區(qū)分核爆和天然地震,對于朝鮮核爆和鄰近區(qū)域的4次天然地震,根據(jù)大陸路徑臺(tái)站的垂直位移記錄,計(jì)算了傅立葉頻譜比Pg/Lg,Pn/Lg和Pn/Sn。經(jīng)過距離校正和去噪處理后計(jì)算其臺(tái)網(wǎng)均值,并以此作為區(qū)分地震和核爆事件的依據(jù)。圖2所示為Pg/Lg比值,其中紅色和藍(lán)色分別為核爆和地震數(shù)據(jù)。結(jié)果表明,在2-15 Hz頻帶中,這一方法可以完全區(qū)分爆炸震源和天然地震。為確定朝鮮核爆的地震當(dāng)量,他們使用中國東北及鄰近地區(qū)寬頻帶高分辨率的Lg波衰減模型()計(jì)算Lg波震級。然后選擇修正的、完全耦合的震級與當(dāng)量關(guān)系式,得到2013年朝鮮核爆的Lg波體波震級為4.91,相應(yīng)的地震學(xué)當(dāng)量為7.47千噸(圖3)。