2011年3月24日缅甸地震期间电离层TEC异常分析

基于IGS提供的2011年3月全球TEC数据,利用滑动时窗进行异常识别的方法,分析电离层赤道异常区TEC在缅甸地震期间的异常情况。结果表明：在震前10 d内,地震上空电离层TEC出现了明显的异常扰动,电离层异常北驼峰在16日至18日期间出现了明显的较大区域负异常现象,且在18日时北驼峰明显向磁赤道漂移,负异常在19日时基本消失;而在地震发生的当天和震后一天出现了小范围的正异常,随后正异常消失。在地震期间地磁活动水平总体都相当平静,且太阳处于一个相对较稳定的中低活动水平,电离层出现的异常很可能与此次缅甸地震有关。     

广州地区低纬电离层TEC扰动与两次强地震的关系研究

利用广州地区GPS-TEC监测网获得的TEC数据,分析了两次7.0级以上地震与低纬电离层TEC扰动存在的可能联系。对TEC的时序分析表明:两次地震发生前TEC的日变幅度均出现下降。但两次地震异常之间存在一定差异。台湾南部邻海7.2级地震前10 d内出现了负异常和正异常,但汶川8.0级地震前8 d和后6d内只出现负异常。此外,还讨论了低层电离层TEC扰动与地磁活动及热层动力学之间可能存在的联系。     

日本M_W 9.0级特大地震前电离层扰动初步分析

利用JPL提供的TEC地图数据和日本NICT提供的测高仪数据分析了2011年3月11日日本MW9.0级特大地震(Tohoku-oki Earthquake)前上空的电离层变化.GIM TEC地图数据分析发现,3月1～4日GPS TEC在赤道异常区域出现了不同程度的负扰动,其中3月1日和2日的扰动幅度和范围较大,以上很可能是由于3月1日爆发的9小时磁暴所致;此外,震前3天即3月8日04-14UT期间赤道异常区电离层TEC出现了明显的增强现象,异常最大幅度达30TECU,并伴随有南半球磁共轭区增强现象.日本境内的4个电离层测高仪数据分析显示,3月8日4个台站同时出现了foF2增强现象,其中Okinawa和Yamagawa两个站增幅明显.分析发现震前3天地震上空区域电离层参量异常增强,认为这可能与大气层和电离层垂直电场的变化有关,这种电场的变化有可能是地震产生的电磁信号传播所致.     

汶川大地震前电离层参量的变化特征与分析

利用重庆,兰州,曲靖和拉萨的电离层测高仪数据和IGS全球TEC数据,分析2008年5月12日汶川大地震前电离层参量的变化特征,发现震前2～3天多个电离层参量均出现异常增强现象,且主要出现于震中以南区域.其中f_oF₁和f_oE于震前2天的正午在重庆出现最大约4.5%和9%的相对增加.f_oEs,h′F和h_mF₂出现多次异常增加,无明显规律性,h′F的异常增加主要出现在夜间.f_oF₂和TEC在震前2～3天的午后至日落时段出现显著的异常增强.TEC在南半球磁共轭区也出现异常增强,且随时间推移具有向磁赤道漂移的趋势.f_oF₂和TEC的震前异常现象很明显且具有独特规律性,作为地震电离层异常前兆参数是合适的.根据经验公式由电离层参量估算的可能与地震过程有关的F区异常电场的量级与Pulinets基于异常电场假说的理论模拟值一致.     

2014 年2 月12 日新疆于田MS 7. 3地震前地震活动特征分析

介绍了2014 年于田MS7. 3 地震周围地质构造背景,研究分析了MS7. 3 地震前新疆地区中小地震活动状态以及区域地震活动图像特征,并与2008 年于田MS7. 3 地震前区域地震活动特征进行了对比分析。结果表明:①本次于田MS7. 3 地震前2 ～ 3 年新疆地区处于中强地震连发活动状态,震前出现明显的3、4 级地震平静状态;②MS7. 3 地震前,区域地震活动存在中短期异常特征,即MS7. 3 地震前3 年,阿尔金地震带及震源区周围5 级以上地震活动增强显著,而震源区东侧440km 范围内4 级地震出现长达5 年的平静状态;MS7. 3 地震前半年,震区附近出现了3、4 级地震孕震空区和近乎共轭分布的3、4 级地震密集条带异常图像;③本次MS7. 3 地震前,新疆地区中强地震活动状态、中小地震活动异常图像均与2008 年于田地震前存在较明显的差异,这可能与2 次7 级地震的孕震环境存在差异有关。     

2008年3月21日新疆于田7.4级地震序列特征及震前部分地震学异常特征

介绍了2008年3月21日新疆于田7.4级地震的基本参数、震区周围应力场背景及构造、地震序列特征等,分析了震前震区周围及相邻构造区域地震活动特征,对比分析于田序列和其后发生的汶川8.0级和乌恰6.9级地震的关系。结果显示,于田7.4级地震发生在阿尔金断裂与西昆仑断裂的交汇部位,可能是阿尔金断裂发生左旋扭错,牵引其西南端位于阿什库勒盆地的分支断裂发生张性破裂的结果。该地震序列为主-余型,最大余震为MS5.8,余震衰减较快,且具有一定的成丛性。震源机制解和震中分布可以看出,该地震具有单侧破裂特征。地震活动表明震前存在明显的中期和中短期异常,但未有短临异常出现。在汶川8.0级和乌恰6.9级地震前,该序列出现显著增强活动,具有一定的窗口效应。     

基于地基GPS-TEC的中国区域地震电离层效应研究

基于中国陆态网络地基GPS-TEC观测,针对2008～2019年发生在中国区域的7个M_S≥6.0地震,采用滑动四分位距法分析了地震前后的电离层扰动时空分布特征。结果显示,5个地震的震前2～6天,GPS-TEC值出现负异常扰动,地震发生期间及震后电离层TEC出现正异常扰动,主要集中在震后2～7天;GPS观测站距离震中越近,垂直上空的TEC扰动越明显,扰动空间最大范围可达2000km。随着震级的增加,震前电离层TEC异常扰动的发生率有所增加,且异常覆盖的范围也有所扩大。因此,认为震前一周内的电离层TEC变化可能提供揭示电离层扰动与地震活动之间关系的线索。     

玉树M_S7.1地震前电离层异常扰动分析

本文基于美国JPL实验室提供的全球电离层GPS TEC(GIM)数据和COSMIC掩星探测电子密度剖面,利用滑动四分位异常检测方法,综合分析了2010年4月13日青海玉树MS7.1地震前后15天内电离层异常的时空变化情况。研究结果表明,震前11天电离层TEC开始出现扰动异常,4月13日出现了明显的TEC增强现象,且峰值电子密度也存在相似的变化趋势,综合考虑空间活动水平等因素,认为这些异常很可能与玉树地震有关。     

2016年缅甸M7.2地震前中国区域电离层TEC扰动的时空分布

基于GPS TEC数据, 以2016年4月13日发生在缅甸的M7.2地震为例, 通过限定上、 下阈值的扰动提取方法分析了地震电离层效应在中国区域的时空分布。 结果显示, 该地震前2~4天, 中国区域的TEC扰动为地震电离层前兆; 其中4月11日(震前2天)电离层扰动受地震的影响最大, 扰动范围可达2816 km; 同时还发现4月11日异常最明显的区域在震中偏北方向(中国南部), 单独提取该区域经度链上的JPL TEC数据, 发现异常区域内北驼峰北移的现象, 并用静电场理论对异常区域向北偏移的物理机制做了分析解释。     

2008年新疆于田MS7.3地震前区域地震活动和应力状态特征初步研究

从区域地震活动和中等地震震源机制特征的角度,初步研究了2008年新疆于田7.3级地震前区域地震活动和应力场的应力状态特征．结果表明,于田7.3级地震前区域地震活动存在中短期异常特征．一方面,该地震前1年其震区500km范围内中强震以及西昆仑地震带和阿尔金地震带3.5级以上地震出现了增强活动;另一方面,该地震前出现了4级地震孕震空区和近乎共扼分布的3.5级地震密集条带异常图象．于田7.3级地震前新疆区域应力场和震源区及其附近局部应力场的应力状态发生了一定程度的改变,拉张作用力相对挤压作用力有所加强．这可能是于田7.3级地震前新疆和于田震区及其附近具有正断层性质的中等地震增多的原因．      

Response of the ionosphere to the Baltic Sea earthquake of 21 September 2004

GPS observations of the European permanent network were used to identify seismo-ionospheric precursors of Baltic Sea earthquake of 21 September 2004. It is a very rare event for this region of Europe (magnitude of about 5.0). This value is the threshold for the occurrence of seismic effects in the ionosphere. In total electron content (TEC) data over the region of the earthquake, a specific ionospheric anomaly appeared one day before the earthquake was detected. The ionospheric variability had a positive sign with an enhancement of about 4–5 TECU (1 TECU = 10¹⁶ electrons/m²) relative to the non-disturbed state of the ionosphere. The anomaly had a duration of 4–5 hours in the day time. The special size of this anomaly was about 1000 km. The characteristic parameters of the anomaly show that it can be associated with ionospheric precursors of an earthquake.     

中国西南区域孕震区电离层TEC变化长时间序列分析

通过中国地壳运动网络提供的GPS观测数据,获取了高精度电离层TEC分布,采用滑动四分位法分析了中国西南区域2008年4—10月(太阳和地磁活动平静时段)6次连续的MW6.0以上地震期间孕震区电离层TEC长时间变化及其异常分布;并在此基础上利用GIM数据对比分析了全球TEC变化特征。鉴于电离层主要受到太阳和地磁等空间天气的影响,将TEC变化与太阳EUV辐射、行星际磁场南向分量IMF Bz以及地磁活动指数Dst和Kp进行了比较。结果发现,该时段内电离层TEC异常扰动与太阳和地磁活动有很好的相关性;除汶川地震外,其他地震前没有发现明显的跟地震相关的TEC异常扰动现象。同时,对比分析了与上述研究区位于同一地磁纬度的"检验区"(30°~50°E,15°~35°N)的GPS TEC随时间变化和异常分布情况,结果显示TEC异常分布的时空特征与研究区域较为一致。由于电离层是一个复杂的系统,其扰动具有多源性,而且地震电离层扰动现象是复杂多变的,因此需要联合地基和天基手段共同观测,并加强其机理研究。     

利用GPS和DEMETER数据分析汶川地震前电离层变化

利用GPS TEC和法国DEMETER卫星ISL探测器的观测数据,分析了汶川地震前电离层变化.结果表明,电离层TEC在5月6-10日地方时下午有连续的负异常现象,5月9日地方时下午有明显的正异常现象.电离层TEC异常的范围主要位于震中南部区域,EW方向上1 100 ～1 670km,SN方向上1 600 ～3 700km.5月6日的负异常偏震中东南,5月7日的负异常偏震中西南,5月9日的正异常偏震中东南.震中西南和南部地区负异常较东南地区明显,震中南部和东南地区正异常程度较西南地区偏高,震中位置所对应南半球磁力线共轭区都出现了一定程度的正或负扰动.DEMETER卫星观测的电子密度Ne和离子密度N.在5月6-10日也出现了明显的负异常,异常分布与电离层TEC异常分布较为一致,主要集中在震中南部.震中所在的经度带上存在2个负异常峰值,且在纬度上关于地磁赤道对称.最后在上述异常的基础上,对基于岩石圈-大气层-电离层耦合的地震电离层异常机理开展了初步讨论.     

THE METHOD OF CONSTRUCTING IONOSPHERIC TEC BACKGROUND FIELD BASED ON SVR MODEL

There are many factors related to the variations of TEC, and the changes of TEC caused by earthquake only occupy a small portion. Therefore, it is vital how to exclude the ionospheric interference of non-seismic factors accurately in the process of seismic ionospheric anomaly extraction. This study constructed a TEC non-seismic dynamic background field considering the influence of solar and geomagnetic activities. Firstly, the TEC components of half-year cycle and annual cycle are extracted by wavelet decomposition. Then, it establishes a regression model between TEC in which periodic factors are removed and solar activity index, geomagnetic activity index with SVR method(support vector regression)in non-seismic period. Finally, based on the constructed model, the solar activity index and geomagnetic activity index is used to reconstruct aperiodic components of TEC in earthquake's period. From the reconstructed aperiodic components of TEC plus the half-year periodic components and annual periodic components of TEC in the same period, the non-seismic dynamic background field is obtained. Comparing the residuals relative to original TEC values in non-seismic dynamic background field and traditional sliding window background, there are apparent monthly periodic change and semi-annual periodic change in the residuals of sliding window background, which can have obvious impacts on the subsequent seismic ionospheric anomaly detection. In order to test the validity of seismic TEC anomaly detection based on the background field construction method, this paper investigated the long time series TEC anomalies near Wenchuan city(30°N, 100°E)from March 1 to September 26 in 2008. It is found that under the condition of non-seismic disturbance such as solar activity and geomagnetic activity, TEC abnormal disturbance is rarely detected by non-seismic dynamic background field method, when compared with the traditional sliding time-window method. And before the earthquake, more TEC anomalies were detected based on the proposed method, also, they were more intense than those extracted by sliding window method. Therefore, the TEC background field construction method based on SVR(support vector regression)has superiorities in both system errors elimination, which are caused by solar, geomagnetism, the non-seismic ionospheric disturbance events and periodic fluctuations of TEC, and in reducing the false alarm rate of seismic TEC anomaly. Moreover, it can also improve the seismic TEC anomaly detection ability. In addition, this paper analyzed the time-spatial distribution of TEC anomaly before three earthquakes on May 12, August 21 and August 30, 2008. They were mainly negative abnormal perturbations and often distributed on the equatorial side of epicenter.     

基于GPS和COSMIC数据分析汶川地震TEC和NmF2扰动

使用相关方法和welch法计算功率谱密度研究汶川地震前后GPS TEC在时域和频域上的变化,并进一步分析N_mF2空间分布变化.得出主要结论, 震前5月9日开始TEC平常具有良好的相关性被打破,24 h全日波、12 h半日波成分功率谱密度幅度值变化明显.5月12日至6月11日N_mF2变化幅度明显增大.研究结果显示,TEC和N_mF2时空分布变化存在电离层震前扰动和同震响应, 并且TEC震后的异常变化相比震前更加显著.表明使用的方法可以有效检测到地震发生前后电离层异常扰动信号.     

利用IGS数据分析全球TEC的周年和半年变化特性

利用太阳活动高年（2000年）IGS提供的全球TEC数据，采用傅里叶展开的方法，分析了白天电离层TEC周年和半年变化的全球特征.结果显示：电离层TEC周年变化幅度在南北半球中高纬度地区较大、赤道和低纬地区很小.半年变化的幅度在“远极地区”（远离地球南北地磁极点的东北亚和南美地区） 比“近极地区”（靠近地球南北地磁极点的北美和澳大利亚）大得多.进一步的统计显示，全球大部分地区TEC在春秋月份出现最大值，北半球近极地区最大值在冬季出现.南半球的南美和澳大利亚部分地区，最大值出现在夏季.同样，采用傅里叶方法分析了中性大气模式MSIS90计算的全球大气原子分子浓度比值（［O/N2］）的数据，发现在南北半球中高纬度地区，中性成分［O/N2］周年变化幅度较大且有明显的冬季异常现象，依据Rishbeth等提出的理论，我们认为大气成分［O/N2］可能对TEC周年变化的产生有重要作用，并且也是TEC在近极地区出现冬季异常现象的主要原因.TEC半年变化的全球分布特征形成的原因较复杂，我们初步分析可能是由于中性成分［O/N2］、太阳天顶角控制的电离层光化学产生率变化共同作用而产生的.     

2004年11月强磁暴期间武汉电离层TEC的响应和振幅闪烁特征的GPS观测

本文利用设在武汉(11436°E,3053°N,磁纬194°)的GPS电离层TEC和电波闪烁监测仪的测量数据，分析了2004年11月强磁暴期间TEC的响应以及电波闪烁和TEC起伏的特征.结果表明，在这次强磁暴期间，武汉及其邻近地区电离层TEC的响应以正暴相为主，正暴相分别出现在两次主相期间，最大正偏离达到50 TECU.这次磁暴另一个重要影响是主相期间L波段振幅闪烁的活动性及其强度显著增强.S4指数最大接近10.伴随增强的闪烁活动，多次观测到深度耗尽的等离子体泡与TEC起伏，TEC变化率的标准差ROTI指数也显著增强.分析揭示， ROTI指数与S4指数呈正相关，相关系数达到097.线性回归计算得到，ROTI和S4的比率为964.     

2020年6月26日新疆于田MS 6.4地震总结

系统梳理2020年6月26日新疆于田6.4级地震构造背景,总结分析余震序列参数演化特征和震前有关异常现象及其预测效能。初步结果如下：①于田6.4级地震发生在黑石北湖断裂附近,主震震源机制显示为张性破裂;②本次地震前原震区发生一次M_S 4.6前震,主震后余震相对丰富,构成"前震-主震-余震"型地震序列,震后2个月序列b值为0.71,h值为1.73;③震前震中附近出现准周期活动、地震平静、中源地震影响、多方法组合、垂直摆倾斜和GNSS等中期和短期异常,可能与本次地震的发生存在一定对应关系。     

Investigation of ionospheric TEC changes related to the 2008 Wenchuan earthquake based on statistic analysis and signal detection

Ionospheric TEC (total electron content) time series are derived from GPS measurements at 13 stations around the epicenter of the 2008 Wenchuan earthquake. Defining anomaly bounds for a sliding window by quartile and 2-standard deviation of TEC values, this paper analyzed the characteristics of ionospheric changes before and after the destructive event. The Neyman-Pearson signal detection method is employed to compute the probabilities of TEC abnormalities. Result shows that one week before the Wenchuan earthquake, ionospheric TEC over the epicenter and its vicinities displays obvious abnormal disturbances, most of which are positive anomalies. The largest TEC abnormal changes appeared on May 9, three days prior to the seismic event. Signal detection shows that the largest possibility of TEC abnormity on May 9 is 50.74%, indicating that ionospheric abnormities three days before the main shock are likely related to the preparation process of the M_S8.0 Wenchuan earthquake.