阿波罗月震波形数据提取和分析

时至今日，尽管阿波罗任务已经结束超过40年，阿波罗任务所接收到的月震数据仍是人类获取与月震相关信息的唯一来源。随着航空航天，仪器技术等一系列科学的发展，人们对类地行星探测也越来越感兴趣。洞察号已经开始接收火震数据，多个国家也将在月球布设地球物理台网作为目标计划。因此阿波罗月震数据识别到的震相的准确性不仅对研究讨论月球内部结构构造，约束月球速度密度模型，精确月震位置至关重要，更决定了未来探索月球任务的目标和重点。在以前的大部分研究中，主要用到了阿波罗月震记录的到时信息，而波形信息通常被忽略。宽频带波形信息在震源机制反演和精细速度结构成像中起到了关键作用。然而精确高质量的波形数据的获取一方面受制于月震仪受到的长期漂移、倾斜、信号畸变等问题，另一方面也受制于月震仪本身仪器响应的不稳定。 在本论文中，我们重点关注了长周期月震仪观测模式中的平坦模式，其对应仪器响应平坦的频段为0.1-1Hz，然而月震仪仪器响应是随时间变化的。因此正确获得仪器响应参数随时间变化的规律，是获得精确的宽频带月震波形信号的基础。我们通过拟合随时间变化的脉冲校准信号，反演获得了平坦模式下仪器响应参数的时变特征。在此基础上，我们对月震事件数据进行去仪器响应，并进一步压制和校正月震数据中受到仪器变化影响产生的噪声或畸变。在建立阿波罗月震处理流程的基础上，我们重点选择和研究了具有重复波形，被归类到不同月震“巢”的深源月震。月震“巢”中的数据天然具有可叠加性，我们进一步通过一系列互相关对同一月震“巢”中的月震事件进行时间对齐和质量筛选，对比线性叠加，主成分分析叠加(PCA)和相位加权叠加(PWS)结果，分析叠加信号的可信度。最后我们筛选出质量较好的20个月震“巢”叠加宽频波形数据，并对包括P波和S波的到时和波形进行了初步约束和讨论，并给出了利用本文处理流程的月震数据的研究前景。