国外地震电磁现象观测

本文综合介绍了国外在地震电磁观测研究方面的进展和实例，结果显示地震电磁信号在地面和卫星观测记录中非常丰富.地面异常信号频带宽、分布范围广，时间上多集中于震前一个月或几天的时间段内出现.卫星地震电磁信号集中于ELE-VLF频段，时间上以震前几个小时为主，说明电磁信号具有明显的短临特性.我国地震电磁未来的发展方向应在现有的基础上，以超低频段为主，并发展地面与电磁卫星的三维立体联合观测，为地震短临预报服务.     

我国地震电磁监测卫星总体技术研究

地震孕育和发生过程会引起震中附近上空的电离层异常,通过空间观测手段对由地震引起的空间电磁异常现象进行观测有着地面观测手段难以企及的优势.本文对我国地震电磁监测试验卫星科学任务进行了分析,在此基础上,给出了卫星的总体方案设计,并对卫星的工作模式、轨道和卫星构型进行了详细的论证、设计与分析,提出了满足地震电磁观测要求的卫星总体技术方案.     

《与地震有关的电磁现象及其机理和观测研究专辑》前言

<正>地震电磁学在地震预测研究领域占有重要位置.长期观测研究表明,在地震发生前会出现许多电磁异常现象.多年来,国内外学者利用这些异常信息开展了地震预测探索研究.自20世纪以来,地震电磁异常现象越来越引起人们的兴趣和重视,绝大多数强烈地震都有临震异常现象的发现与记载.到目前为止,国内外学者对地震前电磁异常现象与地震的关系进行了许多观测、实验和研究,积累了十分宝贵的经验和资料,为人们认识地震前电磁异常的现象提供了越来越丰富的震例.     

中国地震交变电磁场观测数据处理技术新进展

交变电磁场是对地震事件反应最灵敏的物理场之一,已观测到与地震有关大量的电磁场异常现象.随着人工源极低频电磁技术和卫星电磁观测技术在地震观测中被逐步应用研究,交变电磁场法用于地震观测的数据量呈数量级的增加,急需发展适于海量数据或大数据的信息处理和挖掘技术.本文介绍了自适应滤波技术及其在地面电磁场观测数据处理中的应用研究,以及小波分析技术在地面和卫星观测数据分析中的应用研究,表明在对实际测量数据处理中,自适应滤波技术可以有效识别天然源信号和人工源信号,并且提高了电磁场频谱和视电阻率计算的信噪比,小波分析等技术可以发现电磁异常现象与地震事件可能存在的相关性.这些技术可能成为对海量观测数据处理分析的有效方法.     

地震期间电离层扰动现象研究

介绍了大量的关于地震电离层扰动现象研究的最新进展，研究表明地震发生前的几天或者几个小时电离层扰动被观测到，电离层前兆是确实存在.但要将震前的电离层扰动作为地震短临预报的工具，还有许多值得我们去深入研究和解决的问题.应用空间技术开展大区域范围内电离层参数的实时观测，如用地震电磁卫星、GPS台网、并和地面电离层垂测仪观测相结合，建立“电离层地震前兆监测系统”，无疑会加速这项研究的进程.     

与2005年4月7日西藏地震相关的Demeter数据ELF电场异常特征分析

众多研究结果表明,大地震前数小时至数十小时在电离层有低频电磁信号异常现象,所以,电磁方法对地震短临预测工作非常重要.自从1983年Larkina发表了对INTERCOSMOS-19卫星经过地震区域时记录数据的处理分析结果,发现震前和震后几十分钟至数小时内甚低频VLF(3～30kHz)电磁信号增强,可与陆基观测一起对电磁场和电离层进行立体监视,使地震电磁信号异常研究工作和地震短临预测工作进入了一个新的发展阶段.     

地震电磁辐射观测是短临预测重要手段之一

地震和火山活动是具有相同属性的自然现象,观测表明,在大地震及火山喷发之前的几天或几小时,均呈现有非常宽频谱的电磁辐射和电离层异常现象。本文重点描述了地震前后存在从零开始相当宽频谱的地震电磁辐射以及电离层异常等现象,并提出可利用电离层异常的观测和采用不同频段上地震电磁辐射的立体监测网,作为地震的短临预测、预报手段是现实、可行的。同时还提出了加强我国地震电磁辐射观测研究的建议。     

岩石圈地震前兆异常机制

对于电磁卫星所观测到的地震震前电磁异常现象的机制，即电磁异常如何从岩石圈穿过大气层耦合到电离层及其以上空间，目前仍是尚未解决的问题.本文主要介绍目前大量有关地震岩石圈异常的机制研究，力图从卫星地震电磁异常的源头—岩石圈地震来获得相关认识.岩石圈地震前兆异常包括：地表变形、水位变化、悬浮薄雾、超低频（ULF）电磁异常、山脊或山顶发光闪电、卫星红外图片大范围数度温度异常、磁场高于地磁偶极场的0.5%、电离层等离子体密度变化、动物奇异行为等.人们提出了许多试图解释各种异常现象的假说，如热耦合假说、气泡运移假说、边界位错充电假说、离子空穴运移假说等.本文希望通过对以上各种假说提出的基础、物理机理以及异常现象解释的探讨，促进对岩石圈地震前兆异常现象机理认识，从而为地震电磁异常的正确认识提供更有力的帮助.     

地-电离层耦合地震电磁观测系统

强地震前,在震区产生先兆电磁现象已经得到了越来越多的测量记录证实,地面直接电磁辐射异常和电离层异常扰动是地震前最显著的前兆现象,而且具有较稳定的时间尺度。除了卫星观测方法外,地震先兆电磁信息的观测方法有多种。根据接收的信号来源途径不同,地面观测方法可划分为：①被动观测：在地面观测附近孕震区直接辐射的ULF／ELF／VLF的电磁波;     

基于四川雷电监测网的地震前兆静电信息研究

正川滇地区是我国地震活动较为频繁的地区之一,孕震期间,地质构造活动引起的动电效应和压电效应伴随着地面静电场异常变化。汶川、金口河、漾濞、九寨沟等多次中强地震前,均观测到震前地面静电异常变化。本研究利用川滇地区地震活跃地带的地面电场监测资料结合地震信息,通过雷电监测网排除雷电对地面静电场干扰,研究分析地震发生前后地面静电场异常变化特征及参考量,提出利用气象部门的地面静电观测对地震监测和地震前兆短临预报的新方     

地球物理探测卫星数据分析处理技术与地震预测应用研究项目及研究进展

地震监测预警和预测预报是当前地球科学及相关学科所面临的最艰巨的问题之一,是关系到人类社会安全与国计民生的亟待攻克的科学难题.为进一步提高地震预测科学研究水平,推进地震监测预测能力建设,我国于世纪之交提出了建立地震立体观测体系的战略发展思路,并希望突破三维地球物理场获取能力瓶颈,发展地球多圈层耦合模型,通过卫星观测获取全...     

电磁卫星地震应用进展及未来发展思考

法国DEMETER(Detection of Electro-Magnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions)卫星是世界上第一颗专门针对地震电离层扰动监测的电磁卫星, 于2004年发射, 2010年底结束运行, 共在轨飞行6.5年, 获得3万多条整轨数据, 为地震监测及电离层物理研究提供了坚实的数据基础。 全球科学家利用这颗卫星的数据开展了大量的地震应用研究, 发表文章上百篇, 将电磁卫星的地震应用研究推向了新的阶段。 中国第一颗电磁监测试验卫星CSES(China Seismo-Electromagnetic Satellite)于2018年2月2日成功发射, 目前已完成在轨测试并交付使用, 科学数据也已正式对外发布。 如何充分发挥CSES卫星的应用效能, 将空间电磁监测向业务化运行转化, 总结和思考DEMETER卫星的技术进步、 研究成果及曾经出现过的问题, 十分重要。 因此, 本文着重介绍DEMETER卫星在地震监测应用领域的代表性研究进展, 并结合CSES卫星的设计和运转实践, 对未来空间地震电磁探测及科学研究的发展方向进行一些初步讨论。     

震前云下增温异常及其时段特征

利用卫星热红外图像资料做地震短临预报, 主要依据的是地表大气增温异常在卫星图像上的亮温反映。 但在阴云密布的天气条件下, 这种预报方法却受到了限制, 因为卫星无法探测到地面或水面是否有增温异常。 通过气象资料分析, 得知云层或其他气象条件引起的降温并不能改变震前地表温度增加的趋势。 某些地震之前虽然震中及其附近地区天空阴云密布, 地面增温幅度却可高达十几度。 云下增温曲线可划分为3个时段(即A、 B、 C段), 其中A段与C段分别为增温前与震后的温度变化曲线, 多与日照时间呈正相关关系, 特别是A段的这种关系更具普遍性。 然而, 反映震前地面增温特征的B段却与日照时间没有明显的相关性, 可见这种持续增温、 与云量无关的波状增温等都主要不是由日照或气象条件引起的, 而是一种与地下应力作用、 气体释放、 瞬变电场等有关的震兆现象。 因此, 提高对云下增温的系统观测能力, 是改善热红外地震预报的有效途径。     

DEEP TECTONIC STRESS CHANGE BASED ON LONG-TERM APPARENT RESISTIVITY TIME SERIES: A CASE STUDY FROM NORTH SECTION OF YISHU FAULT ZONE

Almost all the destructive earthquakes, so called tectonic earthquake, are produced by tectonic movement. The tectonic movement will cause resistivity changes in the earth. It's valuable for strong earthquake forecast to study the relationship between the resistivity change and tectonic movement. According to magnetotelluric sounding method, we establish a robust estimate method to calculate the long-term apparent resistivity from seismic station monitoring data. We first use 1D layered earth models to test the sensitivity of this method. Then we process the continually observed long term electromagnetic data in 4 years (from 2011 to 2014) from Anqiu seismic station which is very close to the north section of Yishu fault zone. The apparent resistivity curves and the apparent resistivity time series for different frequencies are obtained. The time series show the resistivity increase in the selected 4 years, which is in good agreement with the GPS baseline data. This also satisfies the results from rock mechanics experiments on deep rocks (upper mantle) that the resistivity will increase with improved stress in a high temperature and pressure environment. The method is valuable for studying electromagnetic precursor of strong earthquakes and strong earthquake prediction.     

智利地震前DEMETER卫星对空间高能粒子的观测

在地震的孕育或发生期间,地球内部岩石圈的活动可能会发出电磁辐射,引起空间电磁扰动,并通过波粒相互作用引起高能电子的投掷角散射,导致高能电子的沉降.本文基于法国DEMETER卫星的观测数据,研究了智利周围区域在智利地震期间空间高能电子的通量、能谱的分布及演化,发现在智利地震发生前第11天和12天,在以震中为中心,经度跨度10°,在DEMETER卫星轨道高度上L跨度0.1的区域内,有超出背景4到6倍的高能带电粒子暴的出现,期间在其北半球磁镜像区域也观测到了显著的电子通量涨高.粒子暴对应的能谱与2010年前三个月的平均能谱存在较大差异.同时观测到在出现粒子暴的两条轨道上VLF(Very Low Frequency,甚低频)电场频谱分别在300 Hz以下以及13~20 kHz的频段存在显著增强,此扰动在时间和地理位置上与高能粒子暴是一致的.基于回旋共振耦合作用的准线性扩散理论,本文对所观测事例的电子能量与电磁场扰动频率做了分析计算.观测数据和理论计算有较好的一致性,表明该粒子暴源自ICE(Instrument Champ Electrique,电磁探测器)观测到的空间电磁扰动,这是典型的空间波粒耦合事例.进一步分析排除了可能引起粒子暴和VLF电场扰动的环境因素,本文认为本次粒子暴和电场扰动的观测可能与智利地震的震前地壳活动存在一定关联.     

地震电磁卫星交变电磁场的数据处理

地震电磁卫星的迅速发展也带来了一些相关的研究课题，本文根据地面地震电磁观测中成熟的监测手段和参数，来分析如何根据地震电磁卫星记录的电、磁场分量提取可能与地震电磁异常现象有关的信息.介绍了电磁场时间序列的幅值统计；电磁波谱尤其是自功率谱对噪音干扰敏感，介绍了自功率谱的计算方法；正交电磁场相关度的变化分析方法；空间电磁波平面特征指标求取；以及在简单平面波特征下，提出空间阻抗张量的计算方法.     

星载电场数据处理方法研究

给出一种新的非线性、非平稳信号的处理方法——HHT方法,并把该方法首次应用于星载电场数据处理中.以2004年9月15日菲律宾6.0级地震前两天(13日)DEMETER卫星经过震中区域上空所记录到的数据为例,对ULF频段的电场数据进行了处理,得到了相应的HHT时频图谱.另外,还利用DEMETER卫星中心网站提供的SWAN软件计算得到了相应的小波变换时频图谱,通过比较发现,虽然两种方法对异常信号出现的位置时刻的描述有相同的能力,但HHT方法在异常信号的细节描述上更为清晰,从而为今后进一步的研究工作奠定了基础.     

电磁监测台站观测的舒曼谐振背景变化

舒曼谐振是由闪电激发的电离层与地面之间的全球电磁震荡,在地球与电离层空腔中传播,由于共振作用,其电磁波能量明显高于其他频率电磁波能量.舒曼谐振具有稳定的频域参数和频谱结构,近几年的研究发现,地震发生前会使这些固有参数发生扰动,因此利用舒曼谐振异常来进行地震短临监测可能是一种行之有效的手段.要判断舒曼谐振地震电磁异常,了解舒曼谐振电磁场背景变化规律是前提.本文利用极低频电磁台站观测的天然电磁场数据,处理和分析了各台站观测的舒曼谐振频率电磁场功率谱随时间的变化,得到了舒曼谐振随季节和纬度的背景变化规律.并提出将舒曼谐振背景变化规律应用到地震短临监测预报中,能够为今后辨别地震监测中的舒曼谐振异常提供物理依据.     

Establishment of the ELF Network in Yunnan and Electromagnetic Precursory Monitoring Results of the Yangbi MS5.1 Earthquake on March 27, 2017

This paper summarizes the layout of the Yunnan seismic ELF electromagnetic observation network, site selection, ELF electromagnetic instrument system, data processing and other construction. The principle and method of using the ELF electromagnetic wave technique to monitor and predict earthquakes are expounded. The long term monitoring of ELF electromagnetic fields is carried out in the Yunnan earthquake prone area, and at the same time, the changes in electrical parameters and spatial electromagnetic fields of the regional crustal medium structure are monitored. The functions such as automatic, quasi real time, remote monitoring, network monitoring, data processing specialization, data service, data sharing and industrialization of the ELF electromagnetic observation data have been realized. In order to capture the deep electromagnetic precursory information of the earthquakes, service for earthquake prediction research, which has broad application prospects and development potential. Through the research of the seismicity of Yunnan in the trial run period of the project, the preliminary results of the extreme low frequency electromagnetic observation of the Yunnan earthquake in recent years are given. The electromagnetic precursors and the electromagnetic effects of the Yangbi earthquake are recorded. In the 3-month period before the earthquake, the power spectrum of the electric and magnetic fields, the apparent resistivity and the impedance phase in the observed signals are all abnormal, and gradually increased with time. The maximum value is reached 20 days before the earthquake, and an earthquake occurs when the change is restored to normal.     

再论MDCB地震监测仪的映震效果

分析了 Ｍ Ｄ Ｃ Ｂ 型地震监测仪在廊坊连续４２ 个月观测期间, 所记录的类地应力值、８ 方位异常值和异常频度等１４ 种电磁波地震前兆异常参数的动态趋势、方向性反映、临震变化与一定范围内一定强度地震的对应关系, 并得出了电磁波前兆异常参数与地震数量关系的初步结果。