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摘要
作者提出了SGLOBE‐Q2D，一个具有不确定性的全球上地幔频率依赖瑞利波衰减模型。使用了约 1000 万个基阶与高阶（最高至第 4 阶谐波）瑞利波振幅测量，周期范围为T≈38–275 秒。振幅数据已校正震源效应与弹性效应，包括（a）移除靠近震源节面的路径；（b）校正台站下方局部结构效应；（c）利用线性射线理论近似考虑聚焦/散焦效应。通过大量合成反演测试，支持将基阶模型展开至球谐阶数20，高于近期全球衰减研究的阶数。观测到太平洋大部分区域下方存在广泛的高衰减异常，可能与热点、弧后扩张及地幔柱有关；同时，非洲的刚果与卡拉哈里克拉通、东欧与西伯利亚克拉通之间表现出清晰的低衰减异常分隔。将SGLOBE‐Q2D与相应相速度图对比，表明上地幔温度对衰减异常有显著控制作用，但水、部分熔融、氧化还原状态及晶粒尺寸等因素也可能起作用。
相关研究的重要性
地震衰减直接反映地球介质的非弹性性质，对上地幔温度变化极为敏感，可独立验证速度异常是否源于热效应；同时对部分熔融、水含量、晶粒尺寸、氧化还原状态等也更灵敏，能区分“热”与“化学”异常。全球高分辨率衰减图可揭示地幔柱、弧后扩张、俯冲带等深部动力学过程，为板块驱动力研究提供关键约束；与速度模型联合解释，可分解弹性与非弹性贡献，减少速度-温度转换的多解性。此外，克拉通岩石圈厚度、热异常边界与金属矿床、油气储层及地震活动性存在耦合，衰减结构对资源评价和灾害评估具有实际意义。
前人研究综述与不足
Dalton & Ekström (2006) 仅用基阶瑞利波振幅和线性射线理论，球谐阶数止步12，空间分辨率约1300 km，未引入高阶模，也未给出不确定度。Ma et al. (2016) 把阶数提到16并考虑有限频率聚焦，但仍限于基阶，且未提供逐点误差。Adenis et al. (2017) 采用波形反演与三维谱元正演，阶数同为16，却使用非PREM初始模型，长周期偏差较大，计算成本极高，高阶模结果未公开。Gung & Romanowicz (2004) 虽在波形中引入第1阶，但数据量小、无聚焦校正、南半球覆盖差。区域海底阵列如NoMelt只给出单点一维曲线，无法全球对比，也缺少高阶模深度约束。总体来看，早期模型阶数低、高阶模缺失、误差未量化、克拉通内部结构模糊，成为本文突破的出发点。
本文数据与方法
研究收集955万条垂直分量小弧瑞利波振幅比，来自12232次4–9级、深12–700 km的地震，由全球1017个台站记录，周期37–275 s，涵盖基阶至第4阶谐波；路径弧长限定30°–110°以避免近源效应并减少模态混叠。首先剔除靠近震源节面的路径（占1.6%），再用自洽相速度图（阶数20）按线性射线理论计算聚焦/散焦校正，最后基于SGLOBE-rani地幔模型与CRUST2.0地壳模型计算台站下方局部放大效应。反演采用阻尼加权最小二乘，参数化为ln(Q)，按5°聚类路径数赋权；通过L-曲线选取正则强度，并用模型协方差矩阵输出格点标准差。为确定可分辨阶数，作者将阶数40的合成衰减图加噪反演，以相关系数≥0.8为标准，最终确定基阶可扩至阶数20，第1–4阶分别至15、12、10。
主要结果
周期40–70 s的基阶图显示海洋普遍高衰减，快速扩张的东太平洋海隆最强，慢速扩张的大西洋与印度洋稍弱；青藏高原呈现显著高衰减；所有主要克拉通均表现为清晰低衰减异常。100–150 s图上，太平洋远离海隆区域仍保持高衰减，暗示多股或宽大地幔柱；俯冲带弧后区亦高衰减，部分海隆下方出现线性低衰减带，可能与岩石圈冷却有关。第1阶图在西太平洋俯冲带和欧亚下方与基阶特征相似；第2–4阶因深度振荡敏感核与数据稀疏，空间相关性下降，误差可达±15。基阶不确定度通常≤±6，高阶模±15；东太平洋与南极射线覆盖最差，误差最大。
创新点与贡献
首次将全球基阶衰减图扩至球谐阶数20，半波长分辨率约1000 km，比DEA06、QMA16提高20–30%。系统构建并公开第1–4阶全球衰减图，增强200–600 km过渡带采样。基于模型协方差给出完整格点误差，可直接用于后续三维反演与热力学解释。明确成像非洲刚果与卡拉哈里、东欧与西伯利亚克拉通之间的低衰减分隔，为先前阶数16模型所未见。振幅数据、绘图脚本及合成测试流程全部开源，为社区提供可复现平台。
局限与未来方向
理论层面仍采用线性射线聚焦与一维接收者校正，未考虑有限频率效应与三维弹性散射；未来可用谱元-波形联合反演，自动包含完整弹性效应。高阶模数据量仅为基阶十分之一，南半球、非洲、大西洋覆盖不足，误差偏大；需补充海底OBS阵列与长期台网，并发展新的模态分离算法。基阶参数化上限为阶数20，对应约1000 km，更小尺度结构需依赖区域密集阵列；可采用自适应球谐-小波混合基函数。温度-衰减转换仍依赖实验标定，水、熔体、晶粒尺寸等多因素耦合尚未量化；下一步应结合矿物物理实验与贝叶斯热-化学联合反演，输出温度、水、熔体概率。误差估计尚未考虑相速度图误差、CRUST2.0外推误差及震源深度/机制误差；未来可引入震源-结构联合反演，并使用更新全球地壳模型以进一步降低系统误差。