夏季地震与冬季载荷：阿拉伯湾及扎格罗斯褶皱冲断带大震（Mw≥6.0）的季节性发生调制

《Natural Hazards Research》：Summer shakes and winter loading: Seasonal earthquake occurrences along the Arabian Gulf

　　

本研究调查了阿拉伯湾及扎格罗斯褶皱冲断带大型地震（矩震级 M_w ≥ 6.0）可能受到的大气和陆地水储量（Terrestrial Water Storage, TWS）加载的季节性调制。通过合并并严格去丛国际地震目录，研究人员筛选出34个独立主震。包括Schuster检验（p = 0.06）和自举重采样在内的统计分析提示存在时间聚类，超过41%的事件发生在夏季月份（7月至9月）。相比之下，GRACE和ERA5数据集显示，陆地水储量与大气质量载荷的综合冬季峰值同步出现，约达40 hPa。库仑破裂应力（Coulomb Failure Stress, ΔCFS）模拟表明，这一冬季载荷对区域逆断层产生钳制（clamping）效应。相反，夏季快速卸载降低了垂直围压，有效解除对断层的钳制并增加差应力。虽然这一地质力学弹性加载模型提供了一种与夏季地震活动峰值时间上一致的合理物理机制，但研究人员将这种统计相关性区别于决定性因果关系。鉴于小样本量和正常背景构造变率的局限性，研究人员得出结论：季节性表面卸载可能调制该区域大型地震的发生时间，而非作为决定性的主要构造触发因素。

该研究聚焦于阿拉伯湾东北部及扎格罗斯褶皱冲断带，该区域是阿拉伯板块与欧亚板块陆陆碰撞的活跃地震带，以逆冲和反转断层型地震为主。虽然构造应力积累是地震发生的根本原因，但非构造来源的环境应力变化（如地表质量载荷）可促进或延迟地震破裂。全球多地已发现季节性载荷调制地震活动的证据，如日本北部积雪、喜马拉雅季风降雨等。然而，阿拉伯湾地区尽管同时具有显著的大气压力季节振荡和陆地水储量（Terrestrial Water Storage, TWS）变化，此前缺乏系统性检验。为此，研究人员探讨了该区矩震级（Moment Magnitude, M_w）≥6.0地震是否呈季节性聚集，并评估大气与陆地水储量组合载荷能否通过库仑破裂应力（Coulomb Failure Stress, ΔCFS）变化提供物理机制。该研究旨在回答非构造载荷是否能够调制碰撞带大震发生时间，对理解区域地震触发机制具有意义。

研究人员合并了美国地质调查局（USGS）和国际地震学中心（ISC）的地震目录，去除重复事件并统一震级，采用Gardner和Knopoff（1974）及Uhrhammer（1986）两种去丛算法剔除余震和前震，最终获得34个独立主震。利用最大曲率（Maximum Curvature, MAXC）法确定完整性震级M_c=4.5。采用Schuster检验、bootstrap重采样（10,000次）、留一交叉验证和蒙特卡洛模拟检验季节性的统计显著性。载荷数据方面，采用GRACE/GRACE-FO MASCON陆地水储量产品（美国德州大学空间研究中心CSR发布，0.25°网格，2002年4月至2026年1月）和ERA5大气压数据，通过Hodrick-Prescott滤波分离季节分量，并用谐波回归建模。基于弹性半空间模型（Farrell,