2022年4月，美国地质调查局（USGS）研究人员在《地震记录》（The Seismic Record）期刊上发表题为《全球地震台网分辨率的提高：低频地震学的新时代》（Improved resolution across the Global Seismographic Network: A new era in low-frequency seismology）的研究论文指出，自2014年以来，能够解析Mw 8级地震后正模态的全球地震台网（GSN）台站数量几乎增加了一倍。改进的观测能力将有助于更好地了解地球的径向速度和密度估计。

GSN是一个由150个宽带台站组成的全球网络，研究人员利用它来研究大地震后地球的自由振荡（≈0.3-10 mHz）。在极低频率的信噪比足够高的情况下，正模态观测可以提供关于地球径向密度和各向异性速度结构的信息（包括在核幔边界附近）。在过去的30年里，大多数的正模态观测都是用Streckeisen STS-1拱顶地震仪进行的。然而，这些传感器不再制造或维修。候选替代传感器：Streckeisen STS-6和Nanometrics T-360GSN，最近已经安装在几个GSN站和GSN试验台的钻孔、柱孔和地下室中。该研究分析了2021年3次Mw 8级地震和2014年1次Mw 8.2级地震的正态模态谱，以评估垂直分量上GSN低频表现的变化。

低频数据质量由两个主要因素控制：一是位置的背景非地震噪声；二是传感器的响应和自噪声。低频的非地震噪声通常由温度和压力变化主导。GSN井眼传感器（如Geotech KS-54000）往往在低频率下比GSN拱顶传感器（通常是Streckeisen STS-1）表现出较差的性能。最近，宽带传感器有两种不同的配置，一种是安装在地下室，另一种是安装在后孔或井眼。这些传感器作为原始GSN传感器的替代品正在进行安装，有望显著增加高质量低频数据的数量。该研究目的是评估这些正在进行的传感器更换对正常模式观测所需频率数据质量的影响。

研究已经表明，与取代的KS-54000传感器相比，在GSN上的STS-6可以产生高质量的数据，足以计算低于-1 mHz频谱有意义的大地震。此外，GSN中STS-6的正常模谱记录比STS-1高。研究人员将这些观测结果归因于井眼和井后装置，与地面传感器相比，它们不太容易受到非地震噪声源的影响。这表明，在网络层面，与目前部署的STS-1相比，井眼传感器可以产生更好的低频数据。随着许多GSN站的STS-1的更换，一些站也从拱顶装置转变为井眼装置。研究预计，在这些台站，将看到改进的（即低噪声）垂直和水平低频数据。虽然该研究的初步发现表明，采用低噪声传感器的深钻孔能够产生优越的低频数据，但这种装置并不适用于任何地方。研究结果可以被视为一个过渡情况，随着更多的GSN站被转换为井眼，整个网络在未来将继续改善。

转载本文请注明来源及作者：中国科学院兰州文献情报中心《地球科学动态监测快报》2022年第09期，王立伟 编译。