日本Mw9.0地震前的舒曼谐振异常分析

2011年3月11日日本本州岛东海岸附近海域发生了Mw9.0地震.基于中国云南的舒曼谐振(SR)观测站的磁场观测数据,分析了与该次地震有关的SR疑似异常现象.分析表明,震前3 4天低阶谐振开始出现比较明显的幅度增强现象,以2011年3月8日(北京时间)这一天的现象最明显,南北向在7:00-10:00和12:00-15:00异常比较明显,而东西向只在12:00-15:00异常相对比较强.根据对2011年3月1-11日及对应每天前后各15天共41天的数据的联合分析,3月8日部分时间段的低阶谐振磁场差明显高于一倍甚至两倍标准差;相比而言,正常的一天内各阶磁场差要明显低于一倍标准差.最后,根据一些日本地震学者提出的SR异常机理,进一步分析了在云南观测站能观测到日本地震异常的可能性.结果表明,在永胜观测站可以观测到日本地震引起的一阶到三阶SR异常,与发现的异常主要集中在低阶的现象比较吻合.     

2011年3月7~8日永胜站震前舒曼谐振异常数值模拟分析

2011年3月10日中国云南盈江发生5.8级地震, 3月11日日本本州岛东海岸附近海域发生9.0级地震。 2011年3月7日、 8日云南永胜地磁台站观测到了舒曼谐振前4阶振幅异常增大。 本文建立了基于三维时域有限差分方法的舒曼谐振模型, 利用该模型对盈江地震对永胜站观测到的舒曼谐振影响进行了数值分析。 通过对实验和模拟结果进行分析, 认为此次云南永胜观测到的舒曼谐振异常不仅与日本地震相关也可能与云南盈江地震相关。     

云南地区震前舒曼谐振异常初步分析

舒曼谐振异常现象与地震活动性有较好的相关性,舒曼谐振异常现象可能与地震电离层扰动有关,是岩石层-大气层-电离层耦合的重要体现之一.本文详细介绍了云南舒曼谐振地震前兆观测台的系统结构和仪器参数,以及统计分析和震例分析的结果.永胜台观测数据显示2011年3月10日云南盈江M5.8级地震震前3天By分量出现舒曼异常,2011年1月23日临沧东部M4.0级地震震前2天By分量出现舒曼异常;通海台观测的By分量频谱分析结果显示,2011年5月22日红河州M4.2级地震当日前3阶谐振频率对应谱密度出现强烈扰动.研究表明,舒曼谐振地震前兆监测是一种可行的监测手段.     

中国大陆区域6级以上地震舒曼谐振异常特征分析

基于云南地区永胜台观测的地磁南北和东西分量,详细介绍了舒曼谐振参数的提取方法以及应用于震例的分析方法。采用4个洛仑兹函数叠加形式的最小二乘拟合得到谐振频率、幅度和半宽,并得到各谐振参数的小时均值。在此基础上,利用各谐振参数前15天滑动中值作为背景值,采用四分位阈值分析地震期间出现的正负异常现象。通过对2010年舒曼谐振仪器架设以来中国大陆8次6级以上地震舒曼谐振的正负异常的分析,初步得到了舒曼谐振的异常特征。地震期间谐振幅度增强是最常见的特征,并偶尔伴随谐振频率和半宽的变化。谐振幅度增强现象并不只局限于高阶谐振。地震期间发现多个谐振参数在同一天出现异常变化。本文得到的舒曼谐振异常特征与报导过的多次震例研究结果一致。本文采用的方法可作为分析地震舒曼谐振异常的一种有效方法。     

日本Mw9.0地震前电离层异常初步分析

2011年3月11日日本东北海域发生了9.0级大地震.根据国际GPS服务和日本国土地理院公布的GPS连续观测数据,得到地震前20天震区附近上空的电离层垂直总电子含量(Vertical Total Electron Content,VTEC)的时间序列,并利用滑动四分位法(前15天滑动)分析电离层异常.同时采集COSMI...     

2011年盈江5.8级地震热辐射亮温异常分析

使用从2010年1月12日至2012年1月11日,在(20°～30°N,93°～ 103°E)范围内由中国静止气象卫星FY-2E观测的热红外遥感亮温资料,对2011年3月10日盈江5.8级地震周边地区的热红外亮温异常特征进行了研究.结果表明:从2011年3月初开始在盈江5.8级地震震中周围开始出现相对能谱异常,之后异常区域逐渐扩大并向震中区域集中,并于3月中下旬在震中偏西地区形成片状异常区域,相对能谱最大异常幅度达13倍,随后异常区域和幅度逐渐减小,地震发生后数天异常消失.     

荣昌华江井水温震后特异变化分析

重庆市荣昌华江井水温在2008年5月汶川M 8.0地震、2010年4月玉树M 7.1地震、2010年9月荣昌M 4.7地震和2011年3月日本东海M 9.0地震时均有同震上升型响应与震后持续高值异常变化。其中在汶川地震与荣昌地震震后6—72小时,记录到叠加在高值上的群集型正脉冲特异变化。变化持续53—109天,最大脉冲幅度0.038℃,为正常日变化幅度0.005 5℃的7倍。初步研究结果表明,这种特殊的水温微动态现象,是在特定地质条件下,区域性强震与当地中等地震活动激发深层气体释放并侵入观测井引起。     

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.     

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.     

震前动物活动节律异常的定量观测和研究

本文由麻雀(SR)、虎皮鹦鹉(BG)和大白鼠(RT)活动的定量观测,给出了正常活动性和震兆异常活动性.结果表明,动物习性异常的定量观测,可为地震临震预报提供一定的信息.SR 和 BG 的正常活动节律基本相同,都呈现 M 型,即07-10点钟和15-16点钟为活动高潮期,12-13点钟为活动低潮期,夜间基本不活动.RT 的正常活动节律是07-10点钟和17-18点钟为中强度活动,11-16点钟为低强度活动,19点-翌日06点为高强度活动.地震前 SR,BG 和 RT 的活动节律出现明显的异常变化,SR 和 BG 夜间活动频繁,而 RT白天低强度活动期活动明显增高,都约为正常值的300倍以上,同时每天的活动量也随之明显增高,约为正常值的2倍以上.2-检验表明,SR,BG 和 RT 的昼夜活动节律异常和相伴随每天活动量的明显增高,与200km 内唐山震区的4.3级以上地震有显著性相关.      

强震前后空间电磁场时空演化特征

本文利用DEMETER卫星观测到的电磁场数据, 统计分析了2005—2009年全球M_S≥7.0强震前后空间电磁场的时空演化特征． 在震中上空±10°范围内, 使用震前90天至震后30天的5年同期观测到的电磁场极低频/甚低频(370—897 Hz)功率谱密度数据构建了稳定的背景场观测模型, 提取了震中上空的空间电磁场相对于背景场的扰度幅度, 并统计分析了强震前后空间电磁场的时空演化特征． 统计结果显示: 45次M_S≥7.0强震中, 35次强震在地震发生前后磁场最大扰动幅度超过2.2倍标准差, 39次强震的电场最大扰动幅度超过2倍标准差; 最大的电磁扰动主要出现在震中±4°—±10°范围内． 另外, 震中上空的电磁场扰动幅度时序变化表现为3种不同类型的扰动特征, 且震前出现电磁异常的强震震中位置的分布特征与纬度存在一定关系; 而随机选择的非震区上空空间电磁场的扰动幅度则比较小, 未呈现出明显的特征．      

超导重力仪检测2011年日本东北Mw9.0级地震前的重力扰动信号

对大地震前的扰动现象的研究有助于认识地震孕育的动力学过程,震前重力扰动已成为关注的热点之一. 对大地震前的扰动现象的研究有助于认识地震孕育的动力学过程,震前重力扰动已成为关注的热点之一. 为检验日本M_w9.0级地震是否存在震前扰动现象,本研究利用全球超导重力仪记录到的地震前后7天内20组秒采样数据进行分析. 经潮汐、大气改正等处理去除仪器的漂移及残余潮汐效应,得到非潮汐重力变化曲线.结果表明大部分振幅大于30×10^-8 m·s^-2的曲线反映了全球M_w≥6级地震引起的高频波动信号,其中11组数据在3月9日M_w7.3级前震之前出现了扰动现象.震前扰动可分解为三个频段,其中,低于0.1 Hz和高于0.18 Hz的分量分别反映了地震波动信号及非构造信息,中间频段(0.118~0.18 Hz)信号能够较大程度地压制地震波动信号、并同时保留异常扰动信息.它的振幅在3月7日10时之前基本保持约1×10^-8 m·s^-2,之后开始逐渐增大,到3月9日7.3级前震前后达到最大,此后振荡衰减,振幅保持约(5~10)×10^-8 m·s^-2,直至主震发生.中间频段信号的变化特征与主震前的应力迁移过程以及实验记录到的地震成核过程有许多相似之处;不过,震前重力异常是否与主震前的应力加速积累有关,仍待进一步研究.     

基于COSMIC掩星数据探测汶川 MS8.0地震震前电离层异常

获取COSMIC掩星2级数据, 基于球谐函数使用最小二乘拟合法计算模型值, 为2008年5月12日汶川M_S8.0地震前电离层电子密度变化提供背景依据. 同时应用主成分分析法研究最大电子密度, 得到各主成分所占能量百分比随时间的变化. 研究结果发现, 震前在震中邻近区域出现电离层扰动增强现象, 且随高度不同存在一定差异, 主要集中在F₂层300—450 km. 主成分分析结果显示, 4月15日—29日19:00—24:00(地方时)第三主成分能量百分比显著增加. 上述结果表明, 震前电离层存在异常扰动现象. 这一研究结果有助于加强地震电离层耦合机理方面的研究.      

强震前ELF/VLF磁场的扰动特征统计研究

本文利用DEMETER卫星记录的变化磁场数据统计研究了2005—2009年北半球7级以上强震前后空间磁场的扰动特征.在震中±10°范围内利用震前2个月至震后1个月的5年同期观测的ELF/VLF[370~897 Hz]频段磁场功率谱密度数据构建了背景场,定义了表征空间磁场在地震时段相对于背景场的扰动幅度指标.统计研究发现26个强震中42%的地震主要表现为震前磁场扰度幅度逐渐上升,超过3倍标准差,随后在扰度幅度下降过程中发震.35%强震在地震前10天内最大扰动幅度超过3倍标准差,在扰度幅度处于最高值期间发震,震后磁场扰动幅度逐渐回落.23%的强震在震前震后无明显规律.随机事件测试发现在空间天气平静且无强震条件下随机地点上空的磁场无明显的时空演化规律,且随机地点上空的空间磁场相对于背景场的平均扰度幅度很小,最大扰度幅度从未超过2倍标准差,并且没有明显的随时间变化特征.     

2016年7月19日新疆MS 4.5级地震乌什地震台形变异常

利用乌什台数字化前兆形变观测资料,分析乌什M_S 4.5级地震前乌什台水管倾斜仪、洞体应变仪数据变化情况。通过对比分析发现:地震前,洞体应变仪北南分量数据曲线正常,东西分量数据曲线加速拉张,05:14-20:32拉张幅度达到7.40×10-7,7月19日5时至20日16时乌什洞体应变仪东西分量快速拉张了9.20×10-7;7月19日5-19时,水管倾斜仪北南分量数据曲线正常,东西分量数据曲线反向西倾7.13ms,且05:59-06:06、07:36-07:46、18:42-18:56数据掉格,水管倾斜仪异常结束后1小时,在洞体应变仪异常过程中发生了乌什M_S 4.5级地震。水管仪东西分量震前反向西倾,洞体应变仪东西分量震前拉张加速,短临异常明显,且2套形变观测震前异常时间同步性较好。     

Schumann resonance observation in China and anomalous disturbance possibly associated with Tohoku M9.0 earthquake

Schumann resonance (SR) is an electromagnetic resonance phenomenon in the Earth–ionosphere cavity exited by global lightning activities when the wavelength matches the circumference of the Earth, and the lowest four peak frequencies of SR are about 8, 14, 20, and 26 Hz. This article presents the new observational data of SR in China. The observations of two horizontal magnetic components (B _NS and B _EW) in the frequency band range of 3–29 Hz at Yongsheng observatory (26.7°N, 100.8°E) in southwestern China were mainly analyzed. It is found that the SR amplitudes at peak frequencies in B _NS and B _EW components all showed diurnal and seasonal variations, and that the SR amplitude in B _NS component is always higher than that in B _EW component. Diurnal variation of SR amplitude around equinoxes and solstices in B _NS component is related to active intervals of three global thunderstorm centers, while SR amplitude in B _EW component is the most significant at around 16 LT, corresponding to Asian center. SR amplitudes both in B _NS and B _EW components increase in the rainy season from May to September. In addition, the SR anomalies in association with the 2011 Japan earthquake are exhibited. The anomalous effect was characterized by an increase in amplitude at the lowest four SR modes beginning at 4 days before this earthquake. Upon analyzing the wave interference between the direct wave and disturbed wave scattered by localized modification of lower ionosphere over the epicenter, Asian and African thunderstorm centers are found to contribute to anomalous effect observed at Yongsheng station. Modeling results of SR regular and disturbed spectra at different local times led to the similar conclusion.     

2017年西藏米林6.9级地震前的热红外异常分析

以小波变换和功率谱估计为研究方法,使用中国静止气象卫星热红外亮温数据,研究了2017年11月18日西藏米林MS6.9地震前的热辐射情况。结果发现震前4个月出现热红外异常,其后续演化方向与相关区域的断裂走向非常一致。在8月10日左右异常面积达最大,相对功率谱大于6倍的面积约为20万km^2,9月20日左右消失。分析相同频率2016年同期数据,结果显示在震中周围并未出现显著异常。时序曲线分析表明在8月12日相对功率谱达到峰值,为平均值的20倍,98天后米林地震发生;从7月4日到9月7日,地震当年相对功率谱偏离背景值和标准差,持续时间为65天。西藏地区的强震热红外异常表现出与地热资源分布较为一致的特征及特征周期相对较长的特点,为判定西藏地区的震情积累了一些经验。     

盈江5.8级和缅甸7.2级地震前电磁异常

本文分析了2010年10月-2011年3月云南通海ELF地震台站观测的电磁场资料,研究发现该资料变化与2011年发生在中国大陆"3·10"盈江5.8级及"3·24"缅甸7.2级地震存在以下关系,(1)470～1 Hz的磁场自功率密度谱(PSD)在2011年盈江5.8和缅甸7.2级地震前出现了脉冲丛集异常,异常幅度分别比正常月份变化约1～3个数量级.异常的幅度与观测点的电极方位和信号的频率有密切的关系.(2)2011年3月10日盈江地震的异常变化是先从地壳的深部向浅部发展,在震前25天2.6 km处的电阻率开始发生变化,震前10天400 m处的电阻率变化,出现了勺形的变化形态,阻抗相位同步变化.3月24日的缅甸7.2级地震,震前10天深部、浅部的电阻率同步发生了大幅度变化,阻抗相位发生转折,这可能是强震的变化特性.