地震尾波是在P波、S波和面波等主要震相到达后，依然持续并缓慢衰减的地面振动记录。由于地震尾波生成过程的复杂性，人们一般认为其由地球内部不均匀体的散射产生，并只注意早期的高频信号。在最近的研究中，北京大学地球与空间科学学院理论与应用地球物理研究所宋晓东教授团队针对大地震的长时间和长周期尾波能量的产生和衰减给出了新的理解。利用全球台站记录的大地震长周期尾波数据，他们得到了长达140,000秒的尾波能量并引入一个简单的分析模型进行拟合。这个模型很好地描述了长周期尾波逐渐减缓的能量衰减，提供了对初始尾波能量的估计，并给出了等效的衰减因子。在矫正震源机制效应后，不同台站的初始尾波能量呈现出明显的几何扩散的影响。他们的观察结果和基于一维模型的数值计算表明，尾波能量尚未完全发散，长周期尾波在传播过程中主要受地球的一维层状结构控制，由于波的混响和转换而产生了类散射场。同时，一系列数值模拟反映出，在足够长的时间后，尾波能量对地球内核的结构也具有敏感性。因此，大地震的长周期尾波可以为确定大地震震级提供新的数据，并且在约束地球平均模型，尤其是全球衰减模型上很有潜力。并且，由于他们的方法不依赖于传感器的数量,可以仅用单台和单分量，此方法有潜力在行星体内部探测中发挥重要作用。

此结果作为封面文章发表在Earthquake Science, 北大博士研究生江欣余为第一作者,宋晓东教授为通讯作者,合作者为南京大学夏晗博士和美国伊利诺伊大学Richard Weaver教授。数据来自美国地震联合会。该成果获得中国国家自然科学基金会-中国地震局地震科学联合基金重点项目(U1939204)资助。

        
                                              图1 大地震的长周期尾波能量示例。

        图中是澳大利亚塔斯马尼亚 TAU 站记录的垂直分量的尾波能量，距事件（2011年日本东北地震）的震中距约80°。数据周期为200秒，横轴是相对于地震发震时刻的相对时间。倾斜的蓝线显示了在10,000到50,000秒之间的时间窗口内（在垂直蓝色虚线之前）线性回归（Model 1）的拟合，并被向后延伸，以显示后期尾波的较慢衰减。红线是对于10,000到140,000秒之间的时间窗口，分析模型（Model 2）的拟合结果。可以看到简单的分析模型已能很好地描绘能量曲线的变化。

             
                         图2 由分析模型估计的各台站位置的初始能量随距离的变化趋势。

        彩色圆点对应着各个事件在不同台站的估计初始能量。每个黑色三角形代表的相对能量值是该点距离范围±5°内所有点的平均值，误差棒表示一倍标准差。初始能量的相对变化呈现出清晰的“微笑”曲线趋势，这表明长周期尾波能量没有被充分发散，可能主要由混响和波的转换等形式进行传播。

文章详情请见：Jiang XY, Song XD, Xia HH, and Weaver RL (2021). On the generation and decay of the long-period coda energy of large earthquakes. Earthq Sci 34(2):103–113, doi: 10.29382/eqs-2021-0012.