通过地震背景噪声场可以研究大气、海洋和固体地球之间的相互作用。近几十年来，对地震背景噪声理论的认识有了极大提升，对相关应用的研究也迅速增长。本书各章节均由这一领域的著名学者所编写，涵盖了一系列的主题，包括：背景噪声观测、物理成因模式、数值建模，以及数据处理方法。后面几章聚焦于对地球内部结构的监测和成像，包括层析成像和时移成像相关的地震干涉技术。因此，本书为地球物理学专业的研究生提供了这一前沿学科的全面概述，对从事地震学和其他成像研究的科技工作者也有重要的参考价值。
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1. 中国地震学会第十一届李善邦青年优秀地震科技论文奖，2019年
目录
原书序
致谢
译者前言
引言 1
0.1 背景噪声场 1
0.2 本书的论述范围 4
0.3 概述 4
参考文献 5
1 地震背景噪声谱的可视化 8
1.1 地震背景噪声简介 8
1.1.1 地震背景噪声谱可视化的动机 8
1.1.2 地震背景噪声谱的来源 9
1.2 可视化方法概述 10
1.3 PSDPDF的可视化与应用 12
1.3.1 主要地震背景噪声源的综述 12
1.4 地震监测台站的应用 18
1.4.1 地震台站设计与建设 18
1.4.2 地震数据和元数据的质量评价 19
1.5 结论 20
致谢 20
参考文献 21
附录 26
2 聚束和极化分析 31
2.1 简介 31
2.2 聚束 32
2.2.1 频率-波数聚束 33
2.2.2 台阵的印记 34
2.2.3 数据自适应聚束 36
2.3 对用于背景噪声分析的聚束方法的优化 37
2.3.1 预处理 37
2.3.2 扩展到宽带分析 39
2.3.3 后处理 41
2.3.4 台阵设计与使用 44
2.4 三分量聚束 46
2.4.1 降维 46
2.4.2 极化聚束 47
2.5 极化分析 49
2.5.1 主成分分析方法 49
2.5.2 瞬时极化属性 51
2.5.3 背景噪声极化分析 51
2.5.4 观测数据的聚束与极化分析的对比 52
致谢 54
参考文献 55
3 海浪产生背景噪声的物理原理 60
3.1 引言 60
3.1.1 背景和动机 60
3.1.2 海浪与地震波：波-波相互作用 61
3.1.3 第二类地脉动和第一类地脉动 63
3.1.4 地震“嗡鸣”的特例 64
3.2 海浪及其谱性质 64
3.2.1 线性表面重力波的性质 64
3.2.2 典型海况 65
3.2.3 海浪数值模拟 66
3.3 将短波长海浪波转化为长波长地震波 67
3.3.1 第一类机制：小尺度地形 68
3.3.2 第一类机制：大型斜坡 71
3.3.3 第二类机制 72
3.3.4 产生第二类地脉动源的海浪条件 76
3.3.5 第二类地脉动的地震波场 76
3.3.6 分散式的压力场和局部作用力的等效 77
3.4 地脉动源的数值模拟 81
3.4.1 太平洋中的强双频源 82
3.4.2 海洋风暴、嗡鸣和第一类地脉动 82
3.5 总结与结论 84
致谢 84
参考文献 85
4 噪声干涉法的理论基础 90
4.1 简介 90
4.2 简正振型求和 92
4.3 平面波 94
4.4 表示定理 96
4.4.1 声波 96
4.4.2 弹性波 99
4.5 不恢复格林函数的干涉法 101
4.5.1 模拟互相关函数 101
4.5.2 噪声源的敏感核 102
4.5.3 地球结构的敏感核 103
4.5.4 弹性波实例 105
4.6 讨论 106
4.6.1 恢复格林函数 106
4.6.2 不恢复格林函数的干涉法 106
4.6.3 数据处理的重要性 107
4.6.4 其他方法 108
4.7 结论 108
致谢 109
参考文献 109
5 背景噪声互相关的预处理和后处理 117
5.1 简介 117
5.2 理想化的背景知识 120
5.3 实际应用：大陆瑞利波 122
5.3.1 计算互相关的时序长度 122
5.3.2 时域加权 123
5.3.3 频域加权 125
5.3.4 互相关和叠加 127
5.3.5 面波频散的测量 128
5.3.6 结语 130
5.4 实际应用：大陆勒夫波 131
5.5 实际应用：海底瑞利波 132
5.6 可靠性 135
5.6.1 互相关结果的接受或摒弃 135
5.6.2 不确定性的量化 138
5.6.3 系统误差评估 139
5.7 背景噪声数据处理的最新进展 141
5.7.1 互相关前的预处理技术 141
5.7.2 应用于互相关波形的去噪技术和先进的叠加方案 142
5.7.3 应用于叠加互相关数据的后处理方法 143
5.7.4 先进的地震干涉理论和方法 143
5.8 结论 144
致谢 145
参考文献 145
6 利用尾波干涉法定位弹性介质中的速度变化 150
6.1 引言 150
6.2 弥散声波的走时变化 153
6.3 声波辐射传输的走时变化 157
6.4 敏感核和弥散机制失效的示例 159
6.5 弥散弹性波的走时变化 161
6.6 数值示例 163
致谢 165
参考文献 165
附录 171
7 从地震背景噪声中提取面波的应用 173
7.1 引言 173
7.2 背景噪声走时面波层析成像 175
7.2.1 利用“稀疏”台网的背景噪声走时面波层析成像 178
7.2.2 “密集”台阵下基于噪声的面波应用 179
7.2.3 基于背景噪声面波层析成像的地震各向异性研究 181
7.3 从地震噪声中提取面波振幅和波形的应用 181
7.4 结语 182
致谢 183
参考文献 183
8 体波探索 189
8.1 引言 189
8.2 表征随机波场的关键 190
8.3 体波地脉动的特征 191
8.3.1 围陷在地壳和沉积层中的体波 192
8.3.2 潜波：远震体波 193
8.4 体波提取时互相关计算后的附加步骤 193
8.4.1 分箱叠加 194
8.4.2 双聚束方法 195
8.4.3 偏移 198
8.5 不同尺度下的体波提取及其应用 198
8.5.1 全球尺度 198
8.5.2 区域尺度 199
8.5.3 局地尺度 202
8.6 结语 204
致谢 205
参考文献 205
9 基于噪声的时变监测 211
9.1 引言 211
9.1.1 地球物质参数动态变化的观测 212
9.2 基于噪声的监测方法基本步骤 214
9.2.1 尾波干涉法 214
9.2.2 可重复信号的重构 215
9.2.3 监测变化 217
9.3 空间敏感性 218
9.4 基于噪声的监测应用 218
9.4.1 环境变化观测 219
9.4.2 火山观测 220
9.4.3 地震相关观测 222
9.4.4 岩土工程相关观测 225
9.5 地震介质物性变化的过程与模型 226
9.5.1 经典非线性过程 226
9.5.2 介观非线性 226
9.5.3 微观非均匀介质弹性模型 227
9.6 总结 229
致谢 229
参考文献 229
10 近地表工程应用 237
10.1 近地表工程勘察的地震勘探方法 237
10.2 主动源和被动源面波方法 238
10.3 数据采集 240
10.3.1 台阵形状 240
10.3.2 台阵大小和勘探深度 240
10.3.3 记录长度 240
10.4 处理 242
10.4.1 互相关 242
10.4.2 τ-p 变换 242
10.4.3 空间自相关（SPAC） 243
10.4.4 反演 245
10.5 高阶模态和基于遗传算法的反演 247
10.5.1 观测波形数据实例 247
10.5.2 遗传算法反演 249
10.6 圈定古河道中的应用 251
10.6.1 近地表S 波速度结构和局地场地效应 251
10.6.2 试验场概要 251
10.6.3 数据采集与分析 252
10.6.4 调查结果 253
10.7 盆地几何形状对场地响应影响评价的应用 254
10.7.1 盆地边缘效应 254
10.7.2 调查场址 255
10.7.3 数据采集 255
10.7.4 数据处理 256
10.7.5 结果分析 257
10.7.6 海沃德断层的二维放大效应 260
10.8 结论 261
致谢 261
参考文献 261
后记 265
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