长波辐射（Outgoing Longwave Radiation，OLR）

详情可见：长波幅射

• 由地球（包括地面和大气）放射的电磁辐射。又称长波幅射和热红外辐射。能量主要集中在4~120微米波长范围内。太阳向地球放射的辐射属于短波辐射，地球受热后向外放射的辐射属于长波辐射。大气中的一些微量气体如：二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮等不能阻挡太阳短波辐射所以这些气体增加后不会使地球表面接收的太阳短波辐射量减少。地面吸收太阳辐射后，温度增高，转而将能量向天空作出的辐射。其能量集中在红外线部分，波长则大大长于太阳辐射的波长。

• 地表面的实际平均温度约为300K（开尔文温度单位），对流层大气的平均温度约为250K。在这样的温度条件下，地面和大气的辐射能主要集中在3—120微米的波长范围内，均为肉眼所不能看见的红外辐射。这比太阳辐射的波长(0.15—4微米)要长得多。因此,气象学上把地面和大气的辐射称为长波辐射。

• 地面长波辐射大部分被云体和大气层吸收，一小部分透过大气层直射太空；大气（包括云）同时也向太空放出长波辐射，这两者之和组成由地气系统进入宇宙空间的热辐射就统称为地球辐射。它表示地气系统由于放出热辐射而冷却。在地球辐射中，由地面向上发射的长波辐射称为地面辐射或地面射出辐射，大气发射的长波辐射称为大气辐射，大气向下发射的长波辐射称为大气逆辐射。地球辐射的辐射源是地球，其波长范围约为4～120微米，为长波辐射。辐射能量的99%集中在3微米以上的波长范围内。地球辐射的最强波长约为9.7微米。

OLR震前异常提取

长波辐射数据( Outgoing Longwave Radiation， OLR)能够反映地气系统的能量辐射，并且受到地表 温度、大气温度、水汽、云量等的影响，因此可以说长 波辐射数据是对地表和大气层之间能量状况的一种反映。在地震孕育时，孕震区地气系统的能量变化可能会表现出异常特征，长波辐射数据能够记录整个能量变化过程，因此，我们说它的异常变化反映了整个孕震区热动力过程的异常变化，特别是可以提供一些地震构造带的活动信息。

这里提供一种提取OLR震前异常的方法，涡度法。该算法反映的是某个点位相对于其周围点位的变化情况，某点位涡度值大则说明该点位与周围点显著不同。（按照我的个人理解，该方法类似于求某一点位的高程落差值）公式如下：

V(Di，Dj) = R(Di，Dj ) × 4－［R(Di－1，Dj) + R(Di+1，Dj) + R(Di，Dj－1) + R(Di，Dj+1)］

其中: V( Di ，Dj )是纬度为i、经度为 j 点上的涡度值，R( Di ，Dj ) 是该点上的长波辐射值。用人话讲就是：该点的涡度值等于该点的长波辐射值的4倍减去上下左右四个点的长波辐射值之和

对长波辐射数据而言，它与下垫面( 主要是地 形、地貌特征) 存在很大的相关性，地形、地貌变化 较大的地区往往是也涡度最大的地区，因此，在一些 地貌丰富、地形变化剧烈的地区，特别是一些高辐射 的沙漠地区，涡度大的点位可能主要是由于这种与 地形、地貌相关的变化引起的，而与地震无关。要提取出与地震相关的涡度弱信息，就必须最大可能地去除掉和区域地形相关的涡度背景信息。而地形影响对同样的区域在不同的时间都是相同的，因此在涡度法的基础上去除了多年每个点位上的长波辐射背景值，这能够最大限度地削弱那些对固定点影响相同的干扰因素(如地形、植被、气象等)。这样就能获得在空间域和时间域上都显著不同的点,公式如下：

Vm(Di ，Dj) = V(Di，Dj) － Vbackground(Di，Dj)

其中: Vm(Di，Dj)是获得的月涡度变化，Vbackground(Di，Dj)是多年的月涡度背景值。

补充

• 长波辐射对捕捉陆地地震前的红外辐射异常变化可能更加灵敏，对陆地地震的映震效能可能要强于海洋地震。这可能与水汽和云层对地表红外辐射的强吸收作用有关。
• 云的含量在长波辐射地震信息的检测中起着重要的作用。对于海域地震，用反映水热交换的参量———潜热通量获取前兆信息更为有效。
• 孕震区大气压力的日变化周期，大多超前于长波辐射的日变化周期。

OLR数据常用的获取途径：

• ftp://ftp.cpc.ncep.noaa.gov
• 美国国家海洋和大气管理局(National Oceanic and Atmospheric Administration，NOAA)

参考论文

[1]荆凤, 申旭辉, 康春丽,等. 2010年新西兰M7.1地震前的长波辐射变化特征[J]. 地球科学进展, 2012, 27(9):8.

[2]康春丽, 韩延本, 刘德富,等. 强震前地气系统长波辐射(OLR)异常的成因[J]. 地球物理学进展, 2008, 23(6):6.