玉树地震前电离层VLF信号信噪比变化

2010年4月13日23点49分38秒(世界时), 青海省玉树县发生了M_S7.1地震. 根据法国DEMETER卫星电场探测仪(ICE)实验数据, 研究震区上空半径500 km范围内电离层10—20 kHz甚低频(VLF)电场频谱信噪比发现, 玉树地震前3个不同频率的地面VLF发射站信号对应的信噪比均出现相同的变化特征, 即震前DEMETER卫星1个重访周期内的平均信噪比明显减弱, 而2009年相同时段和区域的平均信噪比并未出现相似变化趋势. 分析认为, 玉树地震孕震期信噪比衰减现象很可能是由地震-电离层耦合所致.      

玉树地震前电离层VLF信号信噪比变化

2010年4月13日23点49分38秒(世界时),青海省玉树县发生了Ms7.1地震.根据法国DEMETER卫星电场探测仪(ICE)实验数据,研究震区上空半径500 km范围内电离层10-20 kHz甚低频(VLF)电场频谱信噪比发现,玉树地震前3个不同频率的地面VLF发射站信号对应的信噪比均出现相同的变化特征,即震前DEMETER卫星1个重访周期内的平均信噪比明显减弱,而2009年相同时段和区域的平均信噪比并未出现相似变化趋势.分析认为,玉树地震孕震期信噪比衰减现象很可能是由地震-电离层耦合所致.     

论1993年关岛地震所报道的地磁前兆

Hayakawa等（1996）和Miyahara等（1999）利用距离震中67km处的磁力仪记录的1s间隔采样数据,通过极化分析（地磁场垂直分量与水平分量的比值）认定了1993年关岛Mw7．7级地震的前兆性超低频磁异常变化。为了检验他们的结果,我们将他们的数据（GAM）与取自日本柿冈观测台（KAK）的1s间隔数据以及全球地磁活动指数Kp进行了比较,并查看了由美国地质调查局在关岛地磁台的工作人员保存的目志记录。我们有以下发现：（1）Hayakawa等和Miyahara等的数据分析过程都存在问题;（2）GAM地磁台数据、KAK观测台数据和Kp数据之间显著相关;（3）这次地震之前不存在可识别的局部异常信号。我们在极化分析中发现的所谓异常变化只是正常的全球地磁活动的一部分,与这次地震并不相关。     

VLF法预报“神舟二号”发射期间的太阳活动情况

太阳耀斑是最剧烈的太阳活动之一.当太阳耀斑爆发时,辐射出的X射线会引起甚低频信号的相位异常变化.在河南新乡用甚低频接收仪监测了2001年1月10日"神舟二号"发射期间的甚低频信号相位异常数据,并对监测到的甚低频信号相位异常变化量进行了分析和一系列的处理,反演了太阳耀斑的强度和级别,并与美国的GOES卫星观测的结果进行了比较,研究结果表明:预测数据吻合恰好,验证了此法的可行性,为进一步开展我国电离层天阳活动预警和预报奠定了观测基础.     

DEMETER卫星探测到可能与汶川地震有关的地面VLF发射站信号的信噪比变化

中国周边有多个应用于导航的VLF发射站,当DEMETER卫星飞经中国大陆上空时,它可以接收到来自这些发射站的信号．利用DEMETER卫星接收到的来自5个不同发射站发出的VLF信号数据,对发生在四川汶川8．0级地震进行研究,发现震中上空区域不同频率信号对应的信噪比在地震前后都发生明显的变化：震前明显降低,震后有所恢复．这个现象可能与地震和电离层耦合有关．     

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.     

IPSTAR卫星在高斯信道中传输数据应用与性能分析

IPSTAR系统由IPSTAR号卫星、地面业务关口站和小口径天线地面终端组成.本文通过建立调制方式模型和高斯信道模型,分析卫星信号信噪比及传输性能,对比信噪比不同的星座图,分析卫星通信系统使用QPSK调制方式调制、传输地震数据对信号的影响,为使用卫星通信系统传输地震数据提供理论依据.     

与地震活动相关的电磁扰动的空间观测

介绍了地震附近甚低频（VLF）电磁波信号强度统计分析结果。统计数据全部来自法国的DEMETER卫星（轨道高度700km,近太阳同步轨道）,处理中采用了稳健的两步处理方法。第一步,利用所有的观测数据构建电磁辐射背景图,在给定条件和给定轨道位置对电场波动强度进行了统计描述。第二步,在第一步得到的电场波动强度的统计分布背景基础上,对地震附近的观测数据进行分析,研究由地震活动引起的电场波动强度的变化,评估它们在统计上的显著性。在整个分析过程中,我们总计使用了大于两年半的卫星观测数据,并对在此期间全球范围内发生的大约9000个震级大于或等于4．8的地震进行了统计分析。统计结果显示,在夜间时段,对于浅源地震（震源深度小于或等于40km）,在震前0～4小时的短时间内,电场波动强度会有4～6dB的显著降低。     

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.     

地震电离层VLF电磁场频谱全球特征研究

与地震活动有关的空间电磁扰动频段主要集中在甚低频/超低频(VLF/ELF),这已经被众多学者研究结果所证实.特别是2004年6月法国DEMENTER卫星成功发射以来,地震电离层电磁异常研究得到了长足发展.然而,相对于来自空间的扰动,诸如磁暴,磁层亚暴,太阳风扰动以及地面闪电等引起的电离层电磁扰动,地震电离层异常为弱信号,怎样凸显地震电离层异常信息是亟需解决的问题.     

苏门答腊两次M>8.0地震前后CO和O_3卫星遥感气体地球化学异常与地面验证

利用印度尼西亚Bukit Koto Tabang(BKT)观测站的地面和大气红外探测仪(AIRS)卫星观测数据,分别提取了该观测站2004年和2005年苏门答腊两次M8.0地震前后地面和卫星观测所获得的CO总量、近地面(1 000 hPa)CO体积分数和O3总量的高光谱气体地球化学信息,对BKT台站附近卫星观测数据和地面观测数据进行了相互验证。结果表明两次大地震前卫星和地面观测均捕获到了CO和O3异常,其中卫星观测获得的CO总量和CO体积分数与地面测得的CO浓度呈强正相关,相关系数分别为0.83和0.75,表明CO浓度异常可能主要源于孕震过程中地下逸出的气体,大气中的化学反应对CO异常的贡献次之。O3卫星观测结果与地面观测结果也呈正相关关系(r=0.49),地震前O3异常可能主要归因于地震前地下逸出的气体在大气中的化学反应。地面观测的CO和O3浓度在两次地震前标准偏差变大,且CO和O3浓度变化与分别以地面观测站和地震震中为中心从卫星数据提取的气体浓度与地面观测数据变化趋势一致。研究结果丰富了利用高光谱卫星数据提取地震前后气体地球化学异常信息的方法。     

DEMETER卫星观测到的智利7.9级地震前的电离层电磁扰动

利用法国DEMETER卫星观测的电离层电磁数据,分析了2007年11月14日智利7.9级地震前10天内的电磁信号记录,结果发现在震前1周内,低频电磁扰动开始在比较宽的纬度范围内增强,震前3天异常信号幅度达到最大,并在低纬度地区尤其突出.以5天为间隔,比较分析了多参量的空间图像,发现在震前5天异常幅度和范围扩大,震中位于异常区域的边缘地带.分析认为,这次地震前的异常信号与孕震区电磁辐射信号增多及空间加热扰动有关.     

辽宁省海城M4.4地震地磁异常ΔF的观测与分析

利用2017年度辽宁省流动地磁测区40个地磁观测点所得的流动地磁总场数据,结合2017年12月19日辽宁海城M4.4地震发生前后流动地磁监测结果,分析地磁场出现的邻期差值局部异常特征,在研究地磁时序变化和地磁前兆异常后,认定该区域地磁场总强度的异常是海城M4.4地震的前兆异常,得到了该地震与地磁场异常活动的关联。     

地磁低点位移异常界线交汇现象与地震关系研究

利用国家地磁台网中心产出的观测资料,研究中国大陆地区低点位移现象与强震之间的关系,认为地磁低点位移异常与强震之间具有较好的关联性。多次5级以上地震发生前两月内会出现一次或多次低点位移异常,地震往往发生在低点位移异常分界线300 km内。2022年1月8日青海门源6.9级地震、2016年1月21日青海门源6.4级地震和2019年9月16日甘肃肃南5.0级地震前两月内均出现了3次明显的地磁低点位移异常。将多次低点位移异常分界线叠加到同一幅图上,形成了1个或多个交汇区域,发现地震发生在低点位移分界线的交汇区域附近。综合活动构造断裂分布、历史大地震发生情况、中长期预测的强震潜在危险区及年度全国地震危险区进一步判断可能发震的区域,此项研究明显缩小了用地磁低点位移法预测地震发生地点的范围。     

2020年牙买加MW7.7地震前蜂群卫星磁场的时变背景场与异常分析

蜂群卫星磁场数据受地磁活动和地方时的影响,本文先通过变分模态分解去除地磁活动对数据的影响,再建立时变背景场以消除地方时对数据的影响。基于建立的时变背景场,我们利用蜂群卫星磁场数据对2020年牙买加M_W7.7地震进行震前异常分析,计算地震影响区域内轨道数据的能量值,利用时变背景场设置阈值提取异常。结果表明：牙买加地震影响区域内的异常轨道累计数量在震前50天至震前43天出现加速增长的现象。此外,基于时变背景场与昼、夜侧背景场提取异常的结果对比显示：由于昼、夜侧背景场的建立混合了多个当地时间的磁场数据,高值背景场会被低值背景场拉低,导致部分非异常的轨道被错误地识别为异常轨道;而低值背景场会被高值背景场抬高,导致部分异常轨道不能被识别。而时变背景场针对每一个地方时建立了更为准确的背景,其时间分辨率高,能凸显出不同地方时卫星磁场数据的背景值差异,这对异常轨道的准确提取十分重要。进一步对岩石层、大气层和电离层多圈层的参量进行了震前异常分析,并对三个圈层的异常出现时间进行解释,证明了这些异常可能与牙买加地震的孕育有关。     

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.     

敏捷卫星的地震灾后快速响应规划

我国是世界上地震活动最为频繁,地震灾害最为严重的国家之一,重大地震灾害影响面积广、破坏性强且灾情复杂,单一的地面调查在短时间内无法获取全面的灾情信息。因此,利用敏捷卫星姿态机动灵活性,可对地震覆盖区域中的人口密集区域、受灾严重区域等重点目标区域进行灵活观测,从而支持相关机构进行灾情快速评估。由于卫星在轨观测能力有限,因此需要根据重点目标的优先级对其进行成像规划。本文基于目标优先级,采用正弦机动方法对敏捷卫星在轨成像全过程进行规划。成像规划结果表明:采用基于目标优先级和正弦机动方法的敏捷卫星成像过程规划方法,能够在较短时间内对地震覆盖区域中的重点目标进行可行有效的成像过程规划,为地震灾后快速响应评估提供参考。     

DEMETER卫星观测的超低频电场扰动 预处理方法及震例应用分析

基于法国DEMETER卫星观测的超低频(ULF)电场波形, 本文提出了更简单易实施的ULF电场扰动预处理方法. 利用该方法, 对文献中已报道的2010年2月27日智利M_S8.8地震前的ULF电场扰动进行了更全面的分析. 结果表明: 已报道的20°S—40°S地磁纬度带内的ULF电场扰动并非仅出现在最靠近震中的半轨道, 而是出现在较大的经度范围内. 大范围ULF电场扰动的区域正好位于南大西洋异常区, 很可能受到该区域异常磁场的影响. 南大西洋异常中心区域的ULF电场扰动表现出共轭特征, 即在南北地磁纬度20°—40°范围内ULF电场均出现约5 mV/m的扰动, 北纬地区的ULF电场扰动幅度相比南纬地区更小. 而在南大西洋异常中心区域外的ULF电场扰动则仅在20°S—40°S地磁纬度带内出现, 在其共轭区并未观测到ULF电场扰动. 这可能是由于南大西洋异常中心区域外的ULF电场扰动幅度比中心区域更小所致, 在电离层中由于碰撞效应更易被衰减, 因此ULF电场扰动无法传播至其共轭区. 本文的方法和结果可为后续更全面地分析卫星在电离层高度记录的ULF电场扰动提供参考.      

基于卫星导航的震后被困人员手机信号定位分析

针对当前被困人员手机信号定位所采用的方法中手机信号定位距离存在局限性,且信号来源方向的确定受信号传播损耗变化影响较大的问题,提出基于卫星导航的震后被困人员手机信号定位分析方法。从地震的突发性、破坏性、社会影响和防御难度四个方面分析地震的特点,设计便携式移动台,通过GPS单差模型提取手机残差信号,计算各移动台在指定区域中的手机信号平均残差,获取各个区域手机信号的均方根,将均方差代入所有地震事件的双差方程进行联立,求解手机信号强度,通过AOA测量方法实现了卫星导航定位手机信号的分析。通过模拟在地震废墟中测试手机接收信号强度指示值(RSSI)与手机信号发射强度,对采集的数据进行分析以验证该系统在大范围地震废墟中的搜寻能力。实验结果证明,提出该方法系统可以对大范围的手机进行搜寻定位,信号来源方向较为稳定。     

利用DEMETER卫星数据分析汶川地震前的电离层异常

DEMETER卫星由法国于2004年6月发射,高度约为665 km,圆轨道且经过极区,其主要目的是研究与地震有关的电离层异常.2008年5月12日6∶28（世界时）在四川省汶川县（31.02°N, 103.37°E）发生了M_s8.0级的特大地震.本文分析了在震前一周内DEMETER卫星观测到的电离层异常.这些异常主要包括：（1）卫星在震前4天和5天经过震中附近时,记录到电子浓度、电子温度和氧离子浓度出现剧烈变化（变化率均超过20%）;（2）在震前3天和7天,卫星探测到增强的电磁辐射.同时利用ELF频段（0~1250 Hz）的三分量电场和磁场数据,对异常电磁辐射作了进一步的分析（计算了电场功率谱、磁场功率谱、波矢方向和极化特性等）.另外,考查了观测期间的地磁指数,由此得出观测到的异常现象不大可能由地磁活动引起.最后,对震前出现的这些电离层异常的可能的物理机理进行了讨论.