中国大陆地区地磁场Z分量日变化相位的空间分布特征研究

利用全国52个地磁台站近20年的观测数据,分析我国大陆地磁Z分量日变化相位变化的空间分布特征,得到如下结论：（1）所有台站Z分量低点时间均服从正态分布;（2）Z分量低点时间期望值与经度之间具有很强的负相关关系,反映出显著的地方时依赖性;（3）低点时间标准差与纬度之间具有一定的正相关关系;（4）中国大陆存在两个Z分量低点时间的异常区域,均表现为低点时间比周围地区明显提前,且低点时间的离散度大于周边地区;（5）去除异常区观测点数据之后,低点时间标准差呈现出在30°N（和地磁纬度20°）附近为极小值而向低纬和高纬分别增大的特点,用二次或三次曲线可以在一定程度上描述这种相关关系.     

基于日变化相关的地磁低点位移异常可靠性分析方法

地磁低点位移法是20世纪提出的地震短临预测方法,该方法通过研究每日中国大陆地磁低点时间变化特征,给出地震短临预测意见,但不足之处是其仅研究了地磁日变化畸变的时间特征,未研究畸变幅度,因此虚报率高。本文通过分析低点位移线两侧台站地磁日变化的相关性,研究了地磁低点位移异常畸变幅度与地震的关系,并统计了2008—2018年出现的162次低点位移异常的地震预测对应率。结果显示,加入本文给出的相关方法异常判据后,地磁低点位移法报对率自39%增至56%,表明相比仅使用传统的低点位移法,基于日变化相关的地磁低点位移异常分析方法更有效。     

汶川8.0级特大地震前地磁垂直分量日变“双低点”异常

处于地球北半球的我国各地磁台站,在非磁扰日所观测到的地磁垂直分量的日变形态在中午前后有一个极小值,称为日变"低点".这种日变化以1个太阳日为周期并随地理经度而变化:由东向西,经度每隔15°,日变低点出现的时间延迟1小时.     

地磁数据分析的一些思考

通过若干实例,本文讨论了地磁数据分析中的一些方法.这些方法包括时间序列的多项式拟合,相关性分析,频谱分析和小波分析等.在Matlab和AutoSignal软件下实现了以上方法,并基于这些方法研究了地磁场形态和地磁现象的频谱特征.我们分析了Surlari观测台（余纬45.3°,经度26.3°）的地磁时间序列,并与Ottawa（余纬44.6°,〖JP2〗经度284.5°）,Canberra（余纬125.3°,经度149.3°）, Kakioka（余纬53.8°,经度140.2°）,Vernadsky〖JP〗（余纬155.3°,经度295.7°）等台站的结果进行了对比分析,讨论了Fourier变换时间窗和小波基函数选取的影响,有限长时间序列引起的边缘效应,以及小波尺度和Fourier频率的关系等问题.我们采用谱分析和小波分析处理了2007年两个台站的地磁数据,研究了地磁场形态和地磁现象的频谱特征,并讨论了Fourier变换和小波变换的优缺点.     

格尔木地磁Z分量静日变化特征与前兆异常分析

研究了格尔木地震台1996-2006年地磁模拟资料和2008-2011年的数字化资料,通过对台站磁静日低点时间、日变幅度、日变形态的分析,确认地磁z分量磁静日低点时间在地方时12时左右;日变幅月均值呈现明显的波浪式起伏变化,其年均值与太阳黑子数保持一致;地磁日变形态较为规则,有1个低点和2个高点;在前兆异常分析中,认为低点时间异常和日变形态双低点异常与周边强震具有一定的对应关系。     

汶川8.0级特大地震前的地磁垂直分量日变"双低点"异常

2008年5月9日,我国有13个地磁台(纳入国家地磁台网中心的台站)地磁垂直分量日变形态出现"双低点"异常.这些台站在空间上大致呈交汇的3个条带分布,其交汇处位于四川两部.异常出现3天后的5月12日,正好在四川西部的汶川发生了8.0级特大地震.地磁垂直分量日变"双低点"是客观存在的一种区域地磁异常现象.其成因可能是产生地磁静日变化Sq的外空涡旋电流体系发生变化,或可能是产生地磁静日变化的内源感应涡旋电流体系与外源涡旋电流体系产生数小时的滞后所引起.地磁垂直分量日变"双低点"异常与地震的关系,可能是前者反映了地球深部地震孕育状态的加速变化.     

安庆M4.8级地震前地磁低点位移现象研究

对安庆Ms4.8地震前中国大陆东部地区42个台站的地磁Z分量的幅度和相位进行分析,结果显示安庆地震前,华东地区出现地磁Z分量日变化幅度的极小值时间在空间上出现地磁低点位移现象,低点时间分界线沿郯庐断裂带呈现NNE走向,分界线两侧低点时间相差超过2h,地磁日变也出现明显的畸变,发震日期为异常发生后的29 (27±4)d,震中位于低点位移分界线附近,地磁低点位移的出现可能与安庆地震的孕育和发生相关.     

2019年甘肃张掖5.0级、夏河5.7级地震前地磁低点位移时空分布特征

2019年甘肃张掖5.0级、夏河5.7级地震前中国大陆均有明显的"地磁低点位移"现象出现,2次地震震中均位于低点位移线出现明显转折的区域.通过对2次低点位移异常日中国大陆地磁台站低点时间进行梯度法分析,研究了2次中强地震震中位置与低点时间高梯度带分布间的关系.研究结果表明:①在2次低点位移异常日都同步出现了地磁垂直分量...     

2013年岷县—漳县6.6级地震地磁垂直分量日变化低点时间空间分布特征

2013年6月16日, 中国大陆西部出现地磁低点位移。 异常出现后一个月内, 位于低点位移分界线附近发生7月22日岷县、 漳县交界6.6级地震。 本文通过采用实测低点时间减去理论低点时间的方法剔除低点时间经度效应, 并以剔除经度效应后低点时间为0 h的等值线作为低点位移分界线, 2013年岷县—漳县6.6级地震震中处于6月16日地磁低点位移分界线上。 对异常期间的中国大陆地区地磁垂直分量日变形态进行统计, 发现其存在显著的分区特征, 低点时间为正的区域内日变化形态基本呈现W型, 低点时间为负的区域内日变化形态主要呈现V字型特征。 低点位移异常日期间, 中国大陆存在显著的高梯度带, 本文采用梯度值定量描述低点时间空间变化程度。 在6月13日正常日期间, 中国大陆地区未出现梯度值大于1.5 h/(°)的区域, 在6月16日异常日期间, 出现梯度值大于1.5 h/(°)的区域, 2013年岷县—漳县6.6级地震位于高梯度区边缘。     

基于CM4模型的中国大陆地区地磁场时空分布特征分析

本文利用第四代地磁场综合模型（Comprehensive Model 4,CM4）,计算了1982-2001年中国大陆地区同一经度链和同一纬度链上地磁台站的磁层源磁场及其感应场、电离层源磁场及其感应场的地磁北向分量X、东向分量Y、垂直分量Z的模型值,分析了各场源磁场随时间和空间的变化特征。结果表明:在时间上,经度链和纬度链台站的磁层源磁场及其感应场均呈现出11年和27天周期性变化。电离层源磁场及其感应场具有明显的季节变化,不同年份相同季节变化形态一致但幅度不同。在空间分布上,经度链和纬度链台站磁层源磁场及其感应场的年变化幅度呈现出不同变化特征,电离层源磁场及其感应场在经度链上变化特征不同,而纬度链台站的数值基本一致。日变化分析显示,磁静日和磁扰日期间,模型数据与台站实测数据变化一致性较好,相关性较高。     

2019年甘肃张掖5.0级、夏河5.7级地震前地磁低点位移时空分布特征

2019年甘肃张掖5.0级、夏河5.7级地震前中国大陆均有明显的“地磁低点位移”现象出现,2次地震震中均位于低点位移线出现明显转折的区域。通过对2次低点位移异常日中国大陆地磁台站低点时间进行梯度法分析,研究了2次中强地震震中位置与低点时间高梯度带分布间的关系。研究结果表明：①在2次低点位移异常日都同步出现了地磁垂直分量低点时间高梯度带分布;②2次中强地震震中位置均位于低点位移线出现明显转折处和低点时间高梯度带1.0 h/（°）等值线附近;③利用低点时间梯度法对低点位移异常进行分析有利于改进原有异常识别方法,较少虚报率。     

2017年精河MS6.6地震前地磁异常特征分析

2017年8月9精河发生M_S6.6地震,距震中300km范围内的温泉台、克拉玛依台、乌鲁木齐台捕捉到此次地震前的地磁异常信息,本文对此进行了分析和总结,结论如下：①地磁谐波振幅比反应了观测点深部电阻率变化,2016年呼图壁M_S6.2、此次精河M_S6.6地震均发生在克拉玛依台地磁谐波振幅比异常下降之后的转折和恢复阶段;②震前83天、21天沿北天山断裂带分布的地磁台站逐日比和加卸载响应比均成组出现超限的高值,且异常高值的空间分布与震中位置有一定关联;③全国大陆地磁台站震前34天出现低点位移突变分界线,且异常集中于震中附近。     

回归分析在震磁关系研究中的应用

通过相关分析北京、兰州、银川、红山地磁台地磁垂直分量Z(世界时13—14时)时均值资料(每两台相组合,以月为统计单位),得相关系数R和回归系数b。经统计检验,发现不同台站的R、b大小虽有差异,但正常情况下均在其置信区间变化(置信概率0.95)。几次中强震前,b、R大幅度下降,连续偏离其控制区间,至临震前1—2月或当月趋于恢复或完全恢复。对不同台组的垂直分量差ΔZ与时间作回归分析(ΔZ为时间t的函数),得不同台站的线性回归方程及相关系数R。正常情况下ΔZ在回归方程的置信区间变化(置信概率0.95),当地磁台附近孕育中强以上地震时,ΔZ明显偏离回归方程的控制区间。应用以上两种方法对80年代以来宁夏及其邻区的六次中强地震作了对应效果检验,并对发现的问题作了简略探讨。     

地磁“低点位移”现象与昆仑山口西8.1级地震

利用中国地磁台网多年的观测资料,研究了地磁垂直分量日变极小值出现的时间(低点时间)在空间分布上的异常特征即低点位移现象．该异常现象与强震发生有较好的相关性,发震日期为异常日后的第27天或41天前后4天,地点在低点位移突变分界线附近．2001年11月14日昆仑山口西8．1级地震前的10月8日也出现了少见的地磁低点位移强震异常．讨论了地磁低点位移的“感应-触发”机制。     

地磁低点位移线两侧异常变化的反相位现象及其解释

本文通过部分震例研究发现,在地磁低点位移异常日及附近,分布于低点位移线两侧的地磁垂直分量日变化畸变异常部分具有反相位变化特征,而水平分量无类似的现象.作者依据Biot-Savart定律推测,在低点位移异常期间,在低点位移线下方有一引起地磁垂直分量日变化畸变的电流通过,且该电流为线状分布,或仅在垂直面内有分布,埋深一般认为几十千米.作者同时分析认为,当这种电流的分布形成闭合圈或有东西分量时,地磁基本场对其产生的作用力对地震的发生可能有触发作用.     

2010年山西河津4.8级地震地磁垂直分量日变化低点时间空间分布特征

2010年1月11-24日,华北地区出现7次地磁低点位移异常。异常结束1天后研究区内发生2010年1月24日山西河津4.8级地震。采用实测低点时间减去理论低点时间的方法剔除低点时间经度效应,并以剔除经度效应后低点时间为0 h的等值线作为低点位移分界线,山西河津4.8级地震震中处于1月16日、17日、19日、22日地磁低点位移分界线上。低点位移异常日期间,华北地区存在显著的高梯度带,该文采用梯度值定量描述低点时间空间变化程度。在正常日期间,华北地区未出现梯度值大于1 h/（°）的区域,在异常日期间,出现梯度值大于1 h/（°）的区域,河津4.8级地震多位于高梯度区边缘。     

高淳台地磁异常与地震关系

应用差分法分析了高淳台、溧阳台、高邮台、连云港台、宿迁台、海安台地磁垂直分量Z的变化,以加卸载响应比方法研究地磁极值的变化,用Z极小值时间进行地磁低点位移分析,对这些台站资料进行相关分析,研究发现中强震前高淳台的地磁场存在明显的异常变化.     

地磁低点位移现象及其与地震的关系

本文用中国地磁台网多年的资料,研究了地磁垂直分量日变极小值出现的时间(低点时间)在空间分布的异常特征,即低点位移现象。这种少见的地磁异常现象与地震的发生有较好的相关性,其发震日期为异常日以后的第27天或41天前后4天,发震地区在低点位移突变分界线附近。低点位移是一种复杂的地球物理现象,受多种因素影响,其机制仍处在探索阶段。      

Short-term and imminent geomagnetic anomalies of the Wenchuan MS8.0 earthquake and exploration on earthquake forecast

The diurnal variation of the geomagnetic vertical component is exhibited mainly by changes of phase and amplitude before strong earthquakes. Based on data recorded by the network of geomagnetic observatories in China for many years, the anomalous features of the appearance time of the minima of diurnal variations (i.e, low-point time) of the geomagnetic vertical components and the variation of their spatial distribution (i.e, phenomena of low-point displacement) have been studied before the Wenchuan M_S8.0 earthquake. The strong aftershocks after two months' quiescence of M6 aftershocks of the M_S8.0 event were forecasted based on these studies. There are good correlativities between these geomagnetic anomalies and occurrences of earthquakes. It has been found that most earthquakes occur near the boundary line of sudden changes of the low-point time and generally within four days before or after the 27th or 41st day counting from the day of the appearance of the anomaly. In addition, the imminent anomalies in diurnal-variation amplitudes near the epicentral areas have also been studied before the Wenchuan earthquake.