利用改进型图像信息方法研究汶川8.0级地震震前电离层扰动异常特征

利用改进型图像信息方法(Modified Pattern Informatics Method,简称“MPI”)基于DEMETER卫星观测的电子浓度(Ne)、电子温度(Te)数据探索了2008年5月12日汶川Ms8.0震前出现的地震电离层电子参量异常现象,特别详细分析了汶川Ms8.0震前3个月的电子参量时空演化过程。在前人的基础上,对电离层电子浓度(Ne)、电子温度(Te)的观测数据进行了消除年变及由太阳活动等引起的长趋势变化,以期能够提取到由地震孕育与发生所引起的电离层扰动异常。结果发现,在震前一个月左右电子浓度(Ne)、电子温度(Te)等参量均出现了不同程度的扰动异常,震前10天左右异常减弱并趋于平静,即平静—异常出现—持续显著—异常减弱—震前平静的特点,显示了地震前存在清晰稳定的电离层扰动图像,从而对地震的发生时刻具有一定的短临指示意义。     

利用改进型图像信息方法研究玉树地震前电离层电子浓度异常现象

简单扼要地介绍了DEMETER卫星的发展历程、电离层地震前兆异常的识别和提取方法以及改进型图像信息方法(Modified Pattern Informatics method,简称MPI方法)的具体计算过程。笔者利用MPI方法处理了2010年4月13日23时49分(世界时)玉树MS7.1地震前1个月震中上空30°×50°范围内DEMETER卫星监测到的电离层电子浓度,生成时空演化图像。结果显示,2010年3月16—28日玉树震中上空电子浓度变化较为平缓;3月30日震中上空南部开始出现电子浓度高值异常;随着发震时刻的临近,震中上空电子浓度高值异常逐渐显著;玉树地震发生当日(4月13日)研究区域上空电子浓度最为显著。从研究结果我们可以看出,MPI方法在提取DEMETER卫星数据的地震异常方面有一定的时空鉴别力。     

2008年汶川MS8.0地震电离层图像信息长时程演化初探

应用改进的图像信息方法, 结合DEMETER电磁卫星的电子温度数据, 对2008年汶川M_S8.0地震进行了长时程的回溯性预测研究。 与以往的地震电离层演化图像提取异常的研究相比, 将其回溯的时程延长至震前近11个月, 并向震后延长48 d。 在长期连续的异常扰动演化图中, 出现了两个明显的异常时段, 且在震前2个月短期内异常扰动明显减弱并趋于背景值。 两个时段出现的异常扰动分布位置及其形态以及持续时间皆不重复, 这体现了前兆异常的不易确定, 难以定性及定量识别的特点。 电离层异常扰动特征的长时程研究, 有评估其预测参数和模型可靠性的实际作用, 也为应用中国卫星观测数据服务于地震预报等研究积累经验, 具有借鉴意义。     

基于改进型图像信息方法的汶川地震前电离层参量时空特征研究

震前加速破坏阶段地壳岩石破裂过程中可能辐射电磁信号,提取与之相关的电磁信号异常有助于认识地震孕育及破坏过程,从而为防震减灾提供支持.本文提出了改进型图像信息方法(Modified Pattern Informatics Method,MPI方法),并用于汶川地震前电离层参量时空特征信息的提取.通过分析对比处理前后的DEMETER电磁卫星时空图像可以发现,原始时空图像一般存在季节性和空间性的变化规律,较难获得有意义的信息;而采用MPI方法处理后,则发现汶川大地震前,电离层参量存在明显的异常变化.从而,证明了MPI方法具有消除背景趋势、突出短期变化的能力,可以有效地提取强震相关的电磁前兆信息.     

地震-电离层扰动探测技术的研究进展

回顾了地震-电离层扰动机理的研究进展和主要的数据观测方法,总结了地震电磁卫星观测电离层扰动的应用发展情况以及基于卫星测量数据对异常辐射源定位的研究进展,介绍了无线电探测方法的实验情况和数据分析方法,为未来中国探测电离层扰动进行短临地震预测工作提出了建议.     

淮南台电磁扰动变化特征及影响因素研究

电磁扰动作为地震前兆观测的重要手段,在地震的短临预测中发挥着重要的作用.在提取电磁扰动震前异常信息时,首先必须研究其无震时段的变化规律及可能的影响因素,才能准确判定异常的真实性和可靠性.     

我国地震电磁卫星数据分析及应用研究进展

本文介绍了地震电磁卫星数据分析在中国地震电磁学方面的研究进展情况,其中包括卫星数据分析的整体思路的确定,以及具体在电离层正常背景分析,干扰因素影响,数据分析方法和震例研究结果.目前的应用研究表明,电离层各观测参量具有不同的季节性及区域性复杂的正常变化背景,对提取地震异常增加了很多困难.而震例研究反映震前确实存在一定程度的电离层异常,空间电磁异常信息具有短临性和区域性特征,但异常的重复性、空间分布的相似性检验及背景场理论模拟等方法还需要在今后的工作逐步加强.     

地震短临预报综合指标的研究

本文在分析了华北震例资料的基础上，结合实用化攻关结果和多种孕震模型对前兆的解释，提取具有物理意义的１３个短临指标，建立了组合式短临指标体系，用信息集成方法计算短临群体异常综合信息量（Ｙ），以此值作为判定是否进入短临阶段的定量标志。当此值达到阈值（０．１０）时，结合中期前兆异常、地震活动性异常、异常台项比等因素，计算了短临预报综合指标Ｓ值，以Ｓ值作为是否形短临预报意见的定量判据。本文的方法把预测时间     

地震电磁卫星电离层扰动研究进展综述

本文总结了国内外关于地震电离层扰动现象研究的主要进展, 主要介绍了法国DEMETER卫星及其相关的统计研究和震例研究成果, 总结了目前地震电离层扰动前兆震例研究的一般步骤, 介绍了地震孕育过程中产生的电磁异常信息向电离层传播的可能途径, 包括化学途径、 声学途径和电磁途径。 大量的研究成果表明地震电离层异常的存在, 在地震发生前几个小时至几天或几个月电离层扰动被探测到, 但是地震电离层扰动前兆能否作为地震预报方法, 还有许多需要深入研究的问题。 本文提出了地震电离层研究需要解决的几个重要问题。     

利用DEMETER卫星数据统计分析全球Mw≥7.0 地震的电离层电子浓度异常

基于法国DEMETER卫星ISL探测器升轨数据,统计分析了2005—2009年全球37个M_w≥7.0级地震前后电离层电子浓度变化.结果发现,共有19个地震（51%）前观测到了较为明显的电子浓度异常扰动现象,其中大部分表现为异常增强;观测到的电子浓度异常现象一般出现在震前1~5天内,也有部分地震前出现两次及以上扰动现象.分析表明,在赤道和中低纬地区更容易观测到明显的电子浓度扰动,即异常震例基本发生在纬度±40°以内（18次）,更是以±20°内居多（13次）.此外,震源深度对电子浓度扰动的影响并不明显,而震级大小则与扰动幅度基本上呈正相关;震前出现的电子浓度异常有时会受到地磁活跃的共同影响,此时的扰动幅度一般较大.地震电离层扰动现象是复杂多变的,需要联合地基和天基手段共同观测,并从机理上加强研究.     

The earthquake-related disturbances in ionosphere and project of the first China seismo-electromagnetic satellite

Based on the case studies and statistical analysis of earthquake-related ionospheric disturbances mainly from DEMETER satellite, ground-based GPS and ionosounding data, this paper summarizes the statistical characteristics of earthquake-related ionospheric disturbances, including electromagnetic emissions, plasma perturbations and variation of energetic particle flux. According to the main results done by Chinese scientists, fusing with the existed study from global researches, seismo-ionospheric disturbances usually occurred a few days or hours before earthquake occurrence. Paralleling to these case studies, lithosphere-atmosphere-ionosphere (LAI) coupling mechanisms are checked and optimized. A thermo-electric model was proposed to explain the seismo-electromagnetic effects before earthquakes. A propagation model was put forward to explain the electromagnetic waves into the ionosphere. According to the requirement of earthquake prediction research, China seismo-electromagnetic satellite, the first space-based platform of Chinese earthquake stereoscopic observation system, is proposed and planned to launch at about the end of 2014. It focuses on checking the LAI model and distinguishing earthquake-related ionospheric disturbance. The preliminary design for the satellite will adopt CAST-2000 platform with eight payloads onboard. It is believed that the satellite will work together with the ground monitoring network to improve the capability to capture seismo-electromagnetic information, which is beneficial for earthquake monitoring and prediction researches.     

利用DEMETER卫星数据研究武都-文县5．0级地震

简单介绍了法国DEMETER（detectionofelectro—magneticemissionstransmittedfromearthquakeregions）地震电磁卫星的科学任务,以及所搭载载荷和观测模式。利用卫星观测资料研究了2006年6月20日16点52分（UT时间）发生在我国甘肃境内的5．0级地震。结果发现,在此次震前第5天电离层就开始出现异常现象,在震前大约1～2天时,这种异常达到最大。最后简述了发展卫星观测所面临的挑战和机遇。     

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.     

汶川MS8.0、 海地MW7.0地震 电磁信号小波能谱分析

应用小波变换方法处理了2008年汶川M_S8.0地震前后成都、 江油台地电阻率观测数据及汶川地震、 2010年海地M_W7.0地震前后DEMETER卫星记录的电离层磁场观测数据, 研究了地电阻率和电离层磁场的小波能谱及其相对变化.结果表明: ① 对应汶川大震前成都台N58°E测道地电阻率中期下降变化和短期上升变化的时段, 地电阻率小波能谱相对变化显著增大, 江油台N10°E测道地电阻率在主震前记录到了临震异常, 在临近主震前后, 电离层磁场特别是x分量的能谱及相对变化显著增大, 展现了与汶川大震明显对应的地电阻率、 电离层磁场变化的似同步异常; ② 在海地地震前夕, 电离层磁场x, z分量的能谱也出现了显著增大的现象, 类似于汶川大震前后电离层磁场的能谱增大变化.      

华南地区电离层在汶川地震前VTEC异常的研究

基于华南地区GPS监测网数据．解算出华南地区电离层VTEC在汶川地震前出现的异常。从时间序列和空间等值线分布两方面分析了VTEC的变化．时间序列分析表明5月4日至5月12日电离层VTEC负异常扰动明显．5月4日至5月13日的空间分布也表明了同样的结论,并同时指出负异常有向低纬度区域漂移的趋势。并对异常判断依据和机理作了初步的讨论．     

2010年玉树7.3级地震前阿尔法导航信号场强异常分析

利用俄罗斯三个阿尔法发射站与中国两个接收站雅安和通海之间形成的6条链路, 获取阿尔法导航信号监测仪的场强数据, 针对2010年4月14日青海玉树7.3级地震开展了震例分析研究。 发现玉树地震前3天4月10日10:30左右, 主台—雅安链路和主台—通海链路f1频率的场强都出现了显著的负异常, 持续时间约为15分钟左右, 同时两组异常序列呈现较高相关性, 分析认为异常可能来源于同一个低电离层扰动。 通过对当日所有链路的数据与背景数据对比分析, 发现东、 西副台与雅安、 通海链路的f1频率场强均无异常变化, 进一步表明这次低电离层扰动在主台-雅安和主台-通海2条链路的有效探测范围中。 此外, f2频率和f3频率在全部6条观测链路上均无明显异常, 说明低电离层扰动区在f2和f3频率的有效探测范围之外。 这些结果的综合分析为扰动源方位判识提供了一定的科学依据。 本文采用的方法可以作为未来分析阿尔法监测数据提取地震异常的一种有效方法。     

Anomalous modification of the ionospheric total electron content prior to the 26 September 2005 Peru earthquake

This paper investigates the features of pre-earthquake ionospheric anomalies in the total electron content (TEC) data obtained on the basis of regular GPS observations from the International GNSS Service (IGS) network. For the analysis of the ionospheric effects of the 26 September 2005 Peru earthquake, Global Ionospheric Maps (GIMs) of TEC were used. The possible influence of the earthquake preparation processes on the main low-latitude ionosphere peculiarity—the equatorial anomaly—is discussed. Analysis of the TEC maps has shown that modification of the equatorial anomaly occurred a few days before the earthquake. In previous days, during the evening and night hours (local time—LT), a specific transformation of the TEC distribution had taken place. This modification took the shape of a double-crest structure with a trough near the epicenter, though usually in this time the restored normal latitudinal distribution with a maximum near the magnetic equator is observed. Additional measurements (CHAMP satellite) have also confirmed the presence of this structure. To compare the vertical TEC measurements obtained with GPS satellite signals (GPS TEC), the International Reference Ionosphere, IRI-2001, was used for calculating the IRI TEC.