2022 年 1 月 15 日汤加火山爆发引起的全球大气次声波、重力波和 Lamb 波

 Global infrasound, gravity and Lamb waves excited by the 15 January 2022 Hunga Tonga-Hunga Ha'apai eruption

汪荣江  资深研究员

德国地球科学中心

2023.04.07（星期五）15:00，理科二号楼2821

报告摘要：

2022 年 1 月 15 日南太平洋岛国汤加发生规模罕见的海底火山喷发，引发了全球范围的地震波、海啸波、声波、次生波和电离层扰动。在地震记录中，一类持续时间较长的低频简谐 Rayleigh 波受到了学界的广泛关注。本报告将从这一信号出发，首先展示不同角度的观测结果，尤其是其频谱在 3.7，4.6 和 6.0mHz 附近的峰值特征，借助理论地震图计算程序QSSP 计算得到的模拟气压记录和地震记录给出该信号的产生机制，即大气自由振荡与固体地球自由振荡的耦合效应。火山喷发引起大气特定频率的自由振荡可以看作在其附近持续施加于固体地球的力源，从而激发相应的地球自由振荡模式，并表现为全球传播的对应频率的 Rayleigh 波。在此基础上，报告的第二部分采用自由振荡简正模分析的方法，更深入地讨论了火山喷发引起的不同种类的大气波动。通过对采用简化等温大气模型的特征频率和频散曲线的提取和分析，并比较相关观测结果，报告给出了对全球范围传播的 Lamb波形成机制的新认识。最后对于计算地震学在分析火山喷发引起的此类信号中的应用进行了总结和展望。

报告人简介：

汪荣江，德国地球科学中心资深研究员，1978 年至 1982 年在安徽理工大学学习，获物理学学士学位。1982 年考入中科院大地测量与地球物理研究所硕士研究生，师从方俊院士和许厚泽院士。1984 年被公派至德国留学，在基尔大学从事固体潮方面的研究。1986 年和1991 年分别以优异成绩获得基尔大学地球物理学硕士和博士学位。以其博士论文为基础而发表的专著《旋转、非球对称、粘弹和横向非均匀地球的潮汐形变》，发现并纠正了国际著名数学家 Love 在 1911 年发表的著作《地球动力学的几个问题》中的旋转地球潮汐理论中的一些错误，引起国际地球物理学界的关注。20 世纪 90 年代，他开始转向地球物理学与理论及计算地震学方面的研究工作，发展了正交归一的传播矩阵法以及其独创的假频效应抑制技术，实现了分层介质中地震变形及地震波的高效准确模拟。迄今为止在国际期刊发表 100 多篇高质量学术论文，涉及地球物理学的多个研究前沿。根据其所发表的学术论文的综合影响力，自 2019 年以来连续入选美国斯坦福大学发布的全球前 2%顶尖科学家榜单。另外，他还系统开发编写了多款地球物理计算与应用软件，内容涵盖理论固体潮模型、同震与震后粘弹性形变、人工合成地震波、空隙弹性介质形变及孔压扩散、快速震源反演、瞬时地震重力信号模拟、火山形变及大气自由振荡等。由于在地球物理学与地震学研究领域所做出的杰出贡献，其于 2015 年 3 月获得象征德国地球物理学最高荣誉的帕施维茨奖章，是第四位获得该奖项的科学家，也是首位华人科学家。