地球自由振荡观测
利用全台网垂直摆倾斜仪数据检测日本Mw9.0地震激发的低频自由振荡
利用全台网垂直摆倾斜仪数据检测日本Mw9.0地震激发的低频自由振荡孟方杰;张燕;赵佳佳【期刊名称】《大地测量与地球动力学》【年(卷),期】2018(038)006【摘要】首次利用全台网多台垂直摆倾斜仪观测数据检测地球自由振荡.2011年日本Mw9.0大地震发生后,43台仪器记录到其所激发的自由振荡信号.谱分析结果显示,垂直摆倾斜仪检测到了低频段(1～5mHz)地球自由振荡振型,并且在超低频部分(＜1.5 mHz)仍然还有较高的信噪比.选取43个台站中观测质量较好的36个台站数据进行叠积以增强信号,可以探测到一些非常微弱的模态,最终得到频率高于4.7 mHz的所有零阶球型振荡0S3～0S38(其中7个振型的观测频率与理论值的偏差近似为0)和环型振荡0T3～0T28几乎所有振型,此外还检测到21个谐频振型.%After the 2011 Tohoku Mw9.0 earthquake,43 vertical pendulum tiltmeters recorded the Earth's free oscillation signals that were excited by the great earthquake.We find that the tiltmeters have a special sensitivity to detect low-frequency Earth's free oscillation (1～5 mHz).Even in very low frequencies (＜1.5 mHz),the modes can be identified with high SNR.We select 36 records out of 43 stations in this ing signal enhancement methods (product spectrum over 36 records),even the gravest modes are detected.All of the spheroidal oscillation modes (0S3 ～0S38) and almost all of the toroidal oscillation modes(0T3 ～0T28) and 21 harmonic modes are observed.【总页数】5页(P650-654)【作者】孟方杰;张燕;赵佳佳【作者单位】中国地震局地震研究所(地震大地测量重点实验室),武汉市洪山侧路40号,430071;中国地震局地震研究所(地震大地测量重点实验室),武汉市洪山侧路40号,430071;中国地震局地震研究所(地震大地测量重点实验室),武汉市洪山侧路40号,430071【正文语种】中文【中图分类】P315【相关文献】1.利用VP型与SSQ型倾斜仪检测智利8.2级地震激发的自由振荡 [J], 周志;郑海刚;翟义勇;刘浩;朱厚林;张启祥2.利用宽频带倾斜仪观测资料检测日本9．0级大地震激发的地球自由振荡 [J], 张纳莉;李细顺;成娜;姜成;温超;王锐锋;任佳;张晓刚3.利用VP型垂直摆倾斜仪观测数据检测2011日本Mw9.0级地震激发的低频地球自由振荡 [J], 栾威;申文斌;贾剑钢4.利用超导重力数据检测日本MW9.0地震的低频自由振荡及谱线分裂 [J], 许闯;钟波;罗志才;李琼5.利用JCZ-1T地震计LP通道数据检测斐济M W 8.2深震激发的地球自由振荡[J], 曲保安;范晓勇;林秀娜;张明;于庆民;赵瑞;蔡寅;蔡伟光因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
利用SG—C053超导重力仪检测智利8.8级地震激发的地球自由震荡
ＤＥＴＥＣＴＩ ｏＮ ｏＦ ＥＡＲＴＨ ’ ＲＥＥ ＣＩ ＳＦ ｏＳ ＬＡＴＩ ＯＮ ＥＸＣＩ ＴＥＤ
Ｂ ＣＨＩ Ｅ ｓ ． ＡＲＴ Ｙ Ｌ ８ ８Ｅ ＨＱＵＡＫＥ Ｂ Ｉ Ｙ ＵＳ ＮＧ Ｇ． ５ Ｓ Ｃ０ ３
Ｓ ＵＰＥＲ Ｃｏ ＮＤＵＣＴＩ ＮＧ ＧＲＡＶＩ ＥＴＥＲ Ｍ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｕ ｉｇｔｅ ｒｖ ｙｄ ｔ ｒｃｒｅ ｙｔｅＳ ．０ ３ｓｐ ｒ ｏｄ ｃ ｎ ｒｖｍ ｔｒ ｕｉｇｔｅ ８ ８Ｃ ｉ ｓ ｒ ｃ ｓ ａ ｉ ａ ｏｄ ｄｂ Ｇ Ｃ ５ ｕ ｅ ｎ ｕ ｔ ｇｇａｉ ｅ ｒ ． ｈｌ ｎ ｈ ｇ ｔ ａｅ ｈ ｃ ｉ ｅ ｄ ｎ ｈ Ｍｓ —
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ＰＲＥＭ ｏ １ ｍ ｄｅ
１ 引 言
研究 表 明 ， 球 自由振荡 存 在 环 型 振荡 和 球 型 地 振荡两种基本振 型 Ｊ状态 良好的重力仪适 合观 】 ， 测球 型 自由振 荡 。 。１６ 。 ９０年 ，ｅｉ ｌ 和 Ｎ ｓ 等 Ｂ ｎｏ ７ ｆ １ ｅｓ 分 别利 用 应变 仪和 弹簧 重力 仪最 早 观测 到 了地 球 自 由振荡 现 象 。２ ０世 纪 ８ ０年 代 中期 以来 ， 导 重力 超 仪 以其 极 宽 的动态 线 性 测 量 范 围、 低 的噪 声 水 平 极
利用大同体应变观测资料检测日本9.0级地震所激发的地球自由振荡
地球 自由振 荡 的 理 论 研 究 可 以 追 溯 到 １ ８世
纪 ， 但直 到 １６ ９０年 Ｂｎｏ 和 Ｎ ｓ 等 用 Ｉ ｂｌ ｅｉ ｆ ｅｓ ｓ ｅｌ ａ ａ
应 变仪 和 Ｌ Ｃ ｓ — ｏ ｅ ｇ 确认 了长周 期 自由振 ａ ｏｔ Ｒ ｍ ｂ ｎ 才 ｅ
关 键词 地震 ； 地球自由振荡 ； 功率谱密度；Ｒ Ｍ模型； ＰＥ 体应变
中图分 类号 ：３ ２ Ｐ １
文献标 识码 ： Ａ
ＤＥＴＥＣＴＩ ｏＮ Ｆ ｏ ＥＡＲＴＨ ’ Ｓ ＦＲＥＥ ｏＳＣＩ ＬＬＡＴＩ ＮＳ ｏ
Ｉ Ａ Ａ ９ ０Ｅ Ｔ Ｎ Ｊ Ｐ Ｎ ． Ａａ ｔ Ｏ ｅｂ ｓ ｆ ｉｉ ｌ ｂｅｖｔ ｎ ｆｈ ｔ ｉ ａ Ｄ ｔ ｇｓ ｔ ｎａ ｄｂ ｓ ｇ ０ ｅ ｅｔ ｌ ｅ ｓ ｓ ｒ ｃ ｎｔ ａｉ ｏ ｄｇ ａ ｏｓｒ ｉ ｓ ｅ ｒ ｎ ｔ ａ ｎ ａｉ ｎ ｙｕｉ ｗ ｒ ｐ ｃ ａ ｄ ｎｉ ｈ ｓ ｔ ａ ｏ ｏ ｔ ｓａ ｏ ｔ ｏ ｎｐ ｓ ｒ ．
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【国家自然科学基金】_地球自由振荡_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140729
2010年 序号 1 2 3 4
科研热词 数值积分法 地球球型自由振荡 地球深部结构 g-d1066a模型
推荐指数 1 1 1 1
2011年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11
2011年 科研热词 推荐指数 降水 1 热带大气季节内振荡 1 日本9. 1 实时热带大气季节内振荡指数 1 地球自由振荡 1 华南 1 功率谱密度 1 前汛期 1 hbl模型 1 gphone重力仪 1 0级地震 1
科研热词 自由振荡 边值问题 超导重力数据 调和分析 潮汐 气枪源 标准morlet小波变换 子波模拟气泡效应 天文地球动力学 大气负荷 场地条件 地球自由振荡 地球本征模 参数选择 内核晃动及超速旋转 tau方法 q值 galerkin方法
推荐指数 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2012年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
科研热词 地球自由振荡 震源机制 长周期地震面波 重力观测 谱分裂 简正模耦合 日本mw9.0地震 方位各向异性 振型 地球环型自由振荡 功率谱密度 上地幔过渡区 tohoku大地震 jcz-1型地震仪 gphone重力仪
2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
科研热词 地球自由振荡 地球内部结构 谱结构 谱元法 球型振荡 环型振荡 横向不均匀性 数值模拟 振荡波列 并行计算 巨大远震 小波分量谱 ssy伸缩仪
推荐指数 2 2 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1 1
2009年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18
推荐指数 3 1 1 1 1 1 1 1 1 3 4 5
利用重力资料检测日本9.0级地震激发的地球自由振荡
利用重力资料检测日本9.0级地震激发的地球自由振荡姚家骏;万永革;王培玲;屠泓为;马震【期刊名称】《地震研究》【年(卷),期】2012(035)001【摘要】利用格尔木基准地震台重力观测资料,检测到2011年3月11日日本东海岸9.0级特大地震激发0S0 ～0S40之间的球型自由振荡,其中有0S0、0S13、0S22、0S26、0S30共5个振型的观测频率值与理论频率值偏差近似为0.同时发现0S2、0S3振型有明显的谱线分裂现象,但是0S32、0S37振型未与周围噪音区分开,观测效果不明显.整体平均偏差约为0.10％,观测频率值与理论频率值有很好的相符,这不但说明了PREM模型理论的正确性,也说明了格尔木基准地震台重力资料质量的优良,研究结果对了解地球内部结构有一定的帮助.%By use of the gravity digital observation data recorded at Golmud Reference Seismological Station, we detect the spherical free oscillation between the mode of 0S0 and 0S40 stimulated by the M9. 0 earthquake occurred on March 11, 2011 in Japan. The difference between the theoretical and the observed frequency values of the mode of 0S0、00S13、0S22、0S26、0S30 is almost zero. Meanwhile, we find that the mode of 0S2 and 0S3 have the phenomenon of spectra line splitting. But it is difficult to identify the mode of 0S32 and 0S37, because they are drowned in the noises. The whole mean deviation is about 0. 10% , which shows that there is a good agreement between observed and theoretical frequency values. The results not only suggest the validity of the theory of Preliminary Reference EarthModel, but also show the excellent of gravity data recorded at Golmud Reference Seismological Station, so it maybe helpful to understand the structure in deep earth.【总页数】6页(P53-58)【作者】姚家骏;万永革;王培玲;屠泓为;马震【作者单位】青海省地震局,青海西宁810001;中国地震局地球物理研究所,北京100081;青海省地震局,青海西宁810001;青海省地震局,青海西宁810001;青海省地震局,青海西宁810001【正文语种】中文【中图分类】P315.7【相关文献】1.利用宽频带倾斜仪观测资料检测日本9．0级大地震激发的地球自由振荡 [J], 张纳莉;李细顺;成娜;姜成;温超;王锐锋;任佳;张晓刚2.利用大同体应变观测资料检测日本9.0级地震所激发的地球自由振荡 [J], 郭明瑞;苏燕红;郭昱琴;胡久常;刘伟;韩胜3.利用大同体应变观测资料检测日本9.0级地震所激发的地球自由振荡 [J], 郭明瑞;苏燕红;郭昱琴;胡久常;刘伟;韩胜4.利用易县形变综合观测资料检测日本地震所激发的地球自由振荡 [J], 郭明瑞;张肖;佘雅文;崔泽岩;郭昱琴;胡久常;刘伟;郑华5.利用琼中台重力观测资料检测智利地震所激发的地球自由振荡 [J], 郭明瑞;郭昱琴;胡久常;刘伟;郑华;吴密因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
利用宜昌台重力观测资料检测地球自由振荡
ｃ ｍｐ ｒ ｇ ｉ ｗｉ ｈ ｅ ｉｄ ｆ ｈ ｈ ｏ ｅｉａ ｒ ｅ ｏ ｃ ｌ ｔ ｎ ｃ ｌｕ ａｅ ｔ ｈ Ｒ ｏ ａ ｉ ｔ ｔ ｔ ｅ ｐ ｒ ｓ ｏ ｅ ｔ ｅ ｒ ｔ ｌ ｅ ｓ ｉ ａ ｉ ａｃ ｌｔ ｄ ｗｉ ｔ ｅ Ｐ ＥＭ ｄ ｌ ｔ Ｓｆ ｕ ｄ ｏ ｔ ｈ ｔ ｎ ｈ ｏ ｔ ｃ ｆ ｌ ｏ ｈ ｍｏ ｅ ｏ ｎ ｕ ａ ｉｉ ｔ
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１ ＹｃａｇＳ ｉ ｏｔｔ ｎｏ ｅ ａ ｒ ｑａ ｅ ｄ ｉｉｒｔ ｎｏ ｕｅ Ｐｏｉ ｅ Ｙｃａ ｇ ４ ０ ０ ） ｉ ｎ ｅ ｍ ｓ ｉ ｔ ａｔ ｕｋ ｍｎｓ ａｉ Ｈ ｂｉ ｒ ｎ ，ｉ ｎ ４ ３ ０ ｈ ｓ ａｏ ｆ ｈ Ｅ ｈ Ａ ｔ ｏ ｆ ｖｃ ｈ ２ Ｚ ａｇ ａ ｏ ｅｔ ｌ ｔｔ ｎｏ ｅ ａ ｒ ｑ ａｅ ｄ ｎ ｔ ｔ ｎｏ ｅｅ Ｐ ｏｉ ｅＺ ａ ｇ ａ ｏ ０ ５ ０ ） ｈ ｎｆ ｋｕＣ ｎｒ ａｉ ｔ ａｔ ｕｋ ｍｉｉｒ ｉ Ｈ ｂｉ ｒ ｎ ， ｈ ｎｆ ｋｕ ７ ０ ０ ｉ ａＳ ｏ ｆ ｈ Ｅ ｈ Ａ ｓａｏ ｆ ｖｃ ｉ
３ Ｃ ｉａＳｉ ｉ Ｓａｉ ｅ ｏ ｅｔ ， ｅ ｎ １ ０ ４ ） ｈｎ ｅ ｍ ｃ ｔｔ ｎＮ ｔ ｒ Ｃ ｎｅ Ｂ ｉ ｇ ０ ５ ｓ ｏ ｗ ｋ ｒ ｆ ｉ ０
４ Ｌ ｏ ａｇＳ ｉ ｏｔｔ ｎｏ ｅＥ ａｔｑａ ｅ ｄ ｎ ｔ ｔ ｎｏ ｅａ ｒ ｉ ｅＬ ｏａ ｇ ７ ０ ０ ） ｕｙ ｎ ｅ ｍ ｓ ｉ ｔ ａ ｒ ｕｋ ｍｉｉｒ ｉ Ｈ ｎ ｎＰ ｏ ｎ ，ｕｙ ｎ ４ ０ ｓ ａｏ ｆ ｈ ｈ Ａ ｓａｏ ｆ ｖ ｃ １
利用湖州台形变观测资料检测地震激发的地球球形自由振荡
佳等 （ ２ ０ ０ ９ ） 利 用宽 城 台垂直摆 倾斜 仪和 涉县 台水管 倾斜 仪 的观测 资料 提取 了汶川 地震 激 发 的地 球球 型振 荡信息 。 目前 已有 的研究 结 果 表 明 ， 能 检测 到 自由振 荡 的形 变 观测 仪 主 要 有 体应 变仪 、 水 管倾 斜仪 、 伸缩 仪 、 垂直摆 倾斜 仪等 。通 过检 索 以往 相 关 文献 发现 ， 大 多数 以一 个 台站 的一 种观 测资 料进行 自由振荡 分析 ， 任佳等（ ２ ０ ０ ９ ） 虽 然 同 时使 用 了垂 直 摆 和水 管 仪
最早 采用应 变 观测方 法 对 地 球 自由振 荡 进 行 准确 测量 是 在 １ ９ ６ ０年 智 利 ８ ． ３地 震 后 ， 由
Ｂ ｅ ｎ ｉ ｏ ｆ等 （ １ ９ ６ １ ） 用Ｉ ｓ ａ ｂ ｅ ｌ ｌ ａ 应 变仪 实现 的 ， 因其观 测结 果 与 理论 值 一 致性 良好 ， 故 此确 定 了 长周 期 自由振荡 的存 在 。近年来 ， 一 些 学 者根 据倾 斜 或 应 变 观测 资 料深 入 研 究 了地 球 自由 振荡 ， 邱泽 华等 （ ２ ０ ０ ７ ） 利 用 泰安 地 震 台钻 孔 差 应 变仪 观 测 资 料 、 唐磊等（ ２ ０ ０ ７ ） 利用 中 国钻 孔体 应变 台 网观 测资 料研究 了 ２ ０ ０ ４年 １ ２月 ２ ６日苏 门答 腊 巨大地 震 激发 的地 球 自由振 荡 ，
第３ ｌ 卷 第３ 期（ ５ ４ ４ ～ ５ ５ ２ ）
２ ０ １ ５年 ９月
利用伸缩仪观测资料检测地球自由振荡
向各方 向射 出， 由于地球是球体， 这些不同方 向的波
最终 产生相 互干 涉 ， 这种 干涉 方式 叫“自由振荡 ” 。
收 稿 日期 ：０ ００ －１ ２ １－７２ 基 金 项 目 ： 南 省 自然 科 学 基 金 （０ ８ Ｄ ２ ） 云 ２ ０ Ｃ ２ ０
２ ０ ｒ ｍ ｈ ａ ａ ｏ ｉ ｉ ｌｅ ｔｎｓ ｍｅ ｅ ｔＹｕ ｌｎ ｅ ｓ ｓａｉ ｎ ｉ ｎ ａ ｒ ｖｎｃ ｎ ｔＴａａ ｅ ｓ ｓａｉｎ ０ ４ ｆｏ ｔ ｅ ｄ ｔ ｆｄ ｇｔ ｘ ｅ ｏ ｔｒａ ｎ ｏ ｇ ｓ ｉｍｏ ｔｔｏ ｎ Ｙｕ ｎ ｎ ｐ ｏ ｉ ｅ ａ ｄ ａ ｉｎ ｓ ｉｍｏ ｔｔｏ ａ ｉ ｈａ ｄ ｎ ｒ ｖｎ ｅ ｗｉ ｏ ｔｅｉ ｎ ｔｎ ｈ ａ ｔ Ｓ ｔｄ ． Ｃｏ ａ ｉ ｇ ｔ ｅ ｐ ｒｏ ｆｔ ｅ ｅ ｔａ ｔｄ ｏ ｃｌａｉｎ ｗｉ ｎ Ｓ ｎ ｏ ｇ ｐ ｏ ｉ ｃ ｔ ｕ ｌｍｉ ａｉ ｇ ｔ ｅ ｅ ｒｈ’ ｉ ｅ ｈ ｍｐ ｒｎ ｈ ｅ ｉｄ ｏ ｈ ｘｒ ｃ ｅ ｓ ｉｌｔｏ ｔ ｈ
燕
一
批
的振荡周 期基本相一致 。
关键 词 伸缩仪； 苏门答腊 ９０ ． 级地震 ；Ｒ Ｍ模型； ＰＥ 自由振荡； 球形振荡
中图分 类号 Leabharlann ３ ５ ５ Ｐ １ ． 文献标 识码 ： Ａ
ＤＥＴＥＣＴＩ ＮＧ ＦＲＥＥ ｏＳＣＩ ＬＬＡＴＩ Ｎ ｏ ｏＦ ＥＡＲＴＨ ＢＹ Ｅ Ｆ ＵＳ ｏ
∞ ．
００ ７０Ｉ ５０ ｊ
Ａｂｓ ｒ ｃ Ｗｉ ｏ ｅ ｐｃｒｍ ｄ ｎｉ ｓｍａ ０ ｅｈｄ ｗ ｘ ａｔｈ ｐ ｅｏ ａ ｆ ｅ０ｃｌ ｔ ｎｏ ｎ ａ ｔａ ｔ ｔ ｐ ｗ ｒ ｅｔ ｅ ｓｙｅｔ ｔ ｎｍ ｔ０ ， ｅｅｔ ｃ ｔｅｓｈ ｒｉ １ｒ ｓｉａｉ ｆｕ ｄ ． ｈ ｓ ｕ ｔ ｉ ｉ ｒ ｄ ｅ ｌｏ ｆ
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2. 重力仪观测
Van Camp使用C021超导重力仪观测到了1996年2月17日印度尼 西亚地震和1998年7月25日新西兰巴雷尼群岛地震后激发的地 球自由振荡，并将结果与弹簧重力仪进行了对比
Van Camp,1961
2. 重力仪观测
雷湘鄂利用武汉基准台超导
重力仪对秘鲁7.9 MS地震的 观测资料进行了分段多项式
邱泽华，2007
2. 其他仪器观测
孟方杰等利用不同倾
斜仪和应变仪检测到 了2011 年日本 MW9.0 大地震激发的 自由振荡信号。
孟方杰，2018
2. 其他仪器观测
Mitsui等使用密集GPS 阵列观测到了2011年日 本地震后激发的地球自 由振荡，证明了全球定 位系统(GPS)也可以探 测到地球自由振荡的信 号。
2. 地震仪观测
Alsop使用应变仪和地震 仪准确记录到了1960年5 月22日智利地震后产生的 全球自由振荡
Alsop,1961
2. 地震仪观测
吕永清，1997
吕永清首先将JCZ-1 超宽频带数字地震仪观测地球 自由振荡，用其VLP频段垂直向数据清晰地分析到 了1995年玻利维亚MS7.8地震的球型自由振荡信息 ，表明了其垂直向准确可靠的观测能力。
2. 地震仪观测
吴海波等研究了2005年3月 29日印尼MS8.7大地震、 2010年2月27日智利MS8.8 地震和2011年3月11日日本 MS9.0地震后武汉地震台 JCZ－１型地震仪记录到的 其激发的地震自由振荡信息 。
吴海波，2Байду номын сангаас12
2. 其他仪器观测
邱泽华等使用应变仪观测到了2004 年12 月26 日 苏门答腊大地震激发的地球自由振荡。
地球自由振荡观测
1. 地球自由振荡观测
对地球自由振荡的观测，最早可以追溯到1954年，Benioff 等（1954）发现，应变仪记录到1952 年11 月4 日堪察加地 震产生的周期约为57 分的长周期振动；而最早对地球自由 振荡的准确观测是在1960年智利8.9级地震后分别由Benioff 等、Ness 等、Alsop 等观测到的，地球长周期自由振荡的 真实性遂被最后证实，为地震学开创了一个全新领域。
研究地球的自由振荡，对了解地球密度和弹性结构、地球的 非完全弹性以及地震的震源机制等具有重要作用。
1.地球自由振荡观测
重力仪、地震仪垂向分量、GPS 阵列的垂向分量 球型震荡 应变仪、倾斜仪、地震仪水平分量、GPS 阵列的水平分量 球型震荡 环形振荡
2. 重力仪观测
Ness 使用拉科斯特 弹簧型重力仪(LCR) 观测到1960 年5 月22 日的智利大地震激发 的地球自由振荡
Ness et al,1961
2. 重力仪观测
20世纪80年代，美国GWR 公司超导重力仪(SG)的研制成功并得到广 泛应用, 20 世纪90 年代中期国际上一些学者开展了利用超导重力 资料对地球自由振荡的研究。
极宽的动态线性测量范围、极低的噪声水平和漂移率，是目前观测 重力场微小变化最可靠的仪器。
重力潮汐拟合、气压改正和
超导重力观测噪声谱分析
雷湘鄂,2002
2. 重力仪观测
胡小刚, 2007
胡小刚研究发现，在频率范围为0.26-0.39mHz的长周期自由频 段中，法国超导重力仪C026的重力信号变化曲线与局部气压噪 音变化曲线几乎完全重合。
2. 重力仪观测
在国际上首次从重力 记录中观测到1T2，1T3
Mitsui，2012
2. 其他仪器观测
GPS与STS-1地震仪的比较
Mitsui，2012