背景噪声在数字地震台网时间系统中的稳定性估计

王 俊 缪发军 詹小艳 霍祝青 孙业君 朱 峰 徐 戈

(江苏省地震局，南京 210014)

核查地震波形数据记录中的时间系统是数字地震台网最困难的任务之一，特别是当波形数据进行离线保存或使用时，在时空部署上通常具有不确定性。对于层析成像、地震定位、预警等来说，时间系统的精度是极其关键的。尽管目前数字地震台网中都普遍采用了GPS 或广播信号来进行授时，但当GPS 重复不断地连接外部时钟失败时，数据的记录时间就只能依赖于内部时钟。通常情况下，内部时钟的校正信息会以日志的形式进行保存，但在没有GPS 信号期间的精确时间则是无法估计的；或日志信息不随数据一起分发，那么对于数据的使用者来说依然无法控制时间系统的精确度。因此，如何从记录数据中直接计算出地震台网的时间精度就显得十分必要。

近年来的研究表明，对地震台记录到的背景噪声进行互相关计算，得到的互相关函数在一定程度上可以代表两个地震台之间真实的格林函数。较长时间的背景噪声互相关函数可以使随机场中的噪声源和地壳内地震波散射的非均匀性得到足够的平均，从而保证格林函数有效性。进一步的理论和实践研究发现有3种主要因素会导致走时出现扰动：①介质的物理性质发生改变；②台站对中其中一个存在时间误差、或其中一个台站的传感器相位响应发生改变；③介质中噪声源的空间分布发生变化。

在某一给定的路径和频带范围内，背景噪声互相关函数中求取的面波走时δt 与“参考走时”之间的偏差，可以用下式来表示：