我国地震电磁监测卫星总体技术研究

地震孕育和发生过程会引起震中附近上空的电离层异常,通过空间观测手段对由地震引起的空间电磁异常现象进行观测有着地面观测手段难以企及的优势.本文对我国地震电磁监测试验卫星科学任务进行了分析,在此基础上,给出了卫星的总体方案设计,并对卫星的工作模式、轨道和卫星构型进行了详细的论证、设计与分析,提出了满足地震电磁观测要求的卫星总体技术方案.     

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.     

电磁卫星地震应用进展及未来发展思考

法国DEMETER(Detection of Electro-Magnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions)卫星是世界上第一颗专门针对地震电离层扰动监测的电磁卫星, 于2004年发射, 2010年底结束运行, 共在轨飞行6.5年, 获得3万多条整轨数据, 为地震监测及电离层物理研究提供了坚实的数据基础。 全球科学家利用这颗卫星的数据开展了大量的地震应用研究, 发表文章上百篇, 将电磁卫星的地震应用研究推向了新的阶段。 中国第一颗电磁监测试验卫星CSES(China Seismo-Electromagnetic Satellite)于2018年2月2日成功发射, 目前已完成在轨测试并交付使用, 科学数据也已正式对外发布。 如何充分发挥CSES卫星的应用效能, 将空间电磁监测向业务化运行转化, 总结和思考DEMETER卫星的技术进步、 研究成果及曾经出现过的问题, 十分重要。 因此, 本文着重介绍DEMETER卫星在地震监测应用领域的代表性研究进展, 并结合CSES卫星的设计和运转实践, 对未来空间地震电磁探测及科学研究的发展方向进行一些初步讨论。     

中国电磁监测试验卫星地面应用系统关键技术研究

中国电磁监测试验卫星(CSES)是中国计划发射的第一颗用于电离层特性及电离层地震电磁效应研究的空间探测卫星,已被国防科工局列为"十二五"首批发射的民用卫星。卫星地面应用系统是整个卫星工程发展的必要环节,为保障卫星有效在轨运行,并使卫星接收到的     

地震期间电离层扰动现象研究

介绍了大量的关于地震电离层扰动现象研究的最新进展，研究表明地震发生前的几天或者几个小时电离层扰动被观测到，电离层前兆是确实存在.但要将震前的电离层扰动作为地震短临预报的工具，还有许多值得我们去深入研究和解决的问题.应用空间技术开展大区域范围内电离层参数的实时观测，如用地震电磁卫星、GPS台网、并和地面电离层垂测仪观测相结合，建立“电离层地震前兆监测系统”，无疑会加速这项研究的进程.     

地震电离层前兆综合监测技术

地震前后对电离层进行观测的方法正在逐渐发展成为一种新的地震前兆观测方法。应用多手段地基无线电遥感探测技术,通过软件无线电形式,实现一机多能,对电离层状态的综合探测,获取地震前电离层变态的多参数数据,结合对地震电离层前兆物理机制的研究,将能大大提高地震电离层前兆预报分析的可信度、可靠性,有助于对地震电磁现象机制的识别和前兆信息的提取和强震预报预测。     

地震—电离层圈层耦合机理研究进展及问题思考

电离层探测是近年来发展比较迅速的地震电磁监测手段之一,为地震短临监测预测提供了新的技术思路和方法。本文回顾总结了21世纪以来基于地震电离层异常研究发展而来的多种圈层耦合机制,主要介绍了3类可实现数值模拟计算的耦合理论模型,包括附加直流电场模型、声重波和电磁波传播模型,并通过与实测数据对比分析了现有模型的矛盾和不足。最后综合现有观测系统,探讨了未来地震电离层耦合机理发展的主要思路和方向。      

电离层斜测数据集

电离层斜测数据集包括F₂层临界频率数据和最大电子密度空间分布图,来源于中国地震电离层监测试验网观测数据。2008年汶川地震后,中国地震局地震预测研究所和中国电子科技集团第22研究所,在国防科技工业电波环境观测站网原有的稀疏发射站网基础上,根据地震重点监测区带分布和区域数据覆盖能力的双重需要,利用电离层对地基发射信号的反射特性,在华北5个电离层垂测发射站的基础上,建立了20个电离层斜测接收站,形成100条发射—接收链路,达到以经济手段取得电离层加密监测的效果。数据由接收台站接收后,汇聚到北京数据中心,并建立Oracle数据库,将数据入库。通过人工判读,生成可应用的电离层斜测观测数据。此数据集通过数据共享网站提供数据共享服务,可为地震系统内部各省地震局和研究所进行地震监测预测研究以及系统外部科研机构和院校电离层观测研究提供基础数据。     

汶川M_S8.0地震前DEMETER卫星探测的离子温度变化分析

2008年5月12日汶川MS8.0地震的发生给我国带来巨大的人民生命财产和经济损失, 这次沉痛的事件再次表明, 地震的预测预报是非常困难的. 同时, 地震的预测预报又具有非常重大的意义. 地震后, 研究人员在研究总结反思现有观测手段(钱复业等, 2009; 余涛等, 2009)的同时, 也开展了近些年国外发展起来的空间观测研究(曾中超等, 2009; 何宇飞等, 2009). 对空间观测手段, 在已公开发表的研究成果中, 大多利用的是2004年法国发射的DEMETER(Detection of Electro-Magnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions)地震电磁卫星所探测的电磁场信号进行分析研究, 而对卫星所探测到的电离层离子温度则没有较为详细的讨论. 例如, 曾中超等(2009)对DEMETER地震电磁卫星探测到的电离层电子的温度、 密度以及电场和磁场进行了分析研究, 得到了可能与汶川地震有关的疑似异常; 何宇飞等(2009)利用DEMETER卫星对中国周边多个导航VLF发射站信号的研究, 得到了震中上空区域不同频率对应的信噪比在地震前后发生明显变化的结果.     

基于DEMETER卫星电子浓度探测数据的不同时间序列预测模型研究

<正>在地震前兆电离层扰动研究中,复杂的电离层环境会导致卫星电磁探测载荷的性能及工作状态发生变化。目前探测载荷性能分析多以实验室检测定标和野外实验手段与其他探测数据对比分析为主,不能满足高频次的载荷性能与数据质量评价需求,所以,有必要进行同一电离层参量星上探测数据的对比分析。由于同期在轨卫星较少,因此,通过建立电磁卫星探测数据时间序列预测模型进行时间匹配,开展不同期在轨卫星探测数据交叉检验研究,同时,利用电磁卫星探测数据建立时间序列预测模型构建电离层背景场,     

中国电磁卫星地面对比观测系统方案研究

针对我国即将发射的电磁监测试验卫星观测物理量和观测频段, 结合我国现有地基观测基础和对比观测需求, 本文提出了地面对比观测系统设计方案, 包括观测对象、 观测频段和观测区域的选取以及台网布局方式． 在此基础上, 根据该方案在甘肃省天祝前兆台阵区域建立了古丰、 寺滩和坪城等3个台站的地面对比观测原型系统, 并取得了电磁场的初步观测资料． 对观测资料的分析结果表明, 地电场和地磁场观测数据呈典型的日变化形态, 具有较好的同步性和一致性, 能够真实地反映小区域地电场和地磁场的变化． 该结果可为今后开展试验性的星地联合观测和建立我国地震电离层立体监测体系提供技术支撑.      

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.     

基于Swarm卫星数据的一次地震电离层现象辨识

为进一步探索基于多颗卫星观测数据的地震电离层现象识别,利用Swarm星座三颗卫星观测的电子密度数据和磁场数据,对已报道的2017年11月12日伊朗M_W7.3地震震前第9天震中附近的一次地震电离层扰动现象进行辨识。通过分析三颗卫星相邻轨道的电离层扰动特征,获得了异常扰动存在的空间范围;利用Swarm星座三颗卫星轨道的时间和空间差异,计算出异常扰动在空间中可能的传播特征;使用同步观测的磁场数据判断其电磁辐射特性。最终根据现有对地震电离层耦合的认知,并结合分析的结果,认为该扰动为非震源发出的声重波扰动,非沿纬向传播的电离层行波扰动,非同步电磁辐射引发扰动,而是与伊朗M_W7.3地震孕育活动无关的一次高纬度强烈电离层活动所引起的扰动变化。      

基于地震电离层现象研究结果的分析与总结

地震电离层现象作为地震事件在电离层中的物理表象,随着观测资料的积累不断地被发现和报道。大量研究结果表明,地震电离层现象复杂多样,难以捕捉和确认。本文针对主要的地震电离层现象进行简要介绍,并依据研究参量、地震事件的震级、异常出现的时间、异常的空间方位以及异常的正负等要素,对以往的地震电离层现象进行分类总结,尝试从现有研究结果中挖掘地震电离层异常出现在震前的天数与震级的关系、异常空间分布方位及频次、正负异常的震中距与震级的关系,探索地震电离层异常现象在时间上的变化特征和空间上的分布特征。     

Progress and development on multi-parameters remote sensing application in earthquake monitoring in China

In this paper, the progress and development on remote sensing technology applied in earthquake monitoring research are summarized, such as differential interference synthetic aperture radar (D-InSAR), infrared remote sensing, and seismo-ionospheric detecting. Many new monitoring data in this domain have been used, and new data processing methods have been developed to obtain high-precision images about crustal deformation, outgoing longwave radiation (OLR), surface latent heat flux (SLHF), and ionospheric parameters. The development in monitoring technology and data processing technique largely enriches earthquake research information and provides new tools for earthquake stereoscope monitoring system, especially on the space part. Finally, new developing trend in this area was introduced, and some key problems in future work were pointed out.     

云南地区强震电磁波异常特征及其预报意义

从1992年11月开始实施了中日地震电磁波观测和研究项目，该电磁波观测资料真实完整地观测记录到丽江等29次近震电磁波异常的发展过程；对29个地震的特征作了对比观测研究，表明地震电磁波异常有3种发展类型，与之对应建立了3种地震电磁波预报规则；初步提出利用地震电磁波预报地震的模式；分析、讨论TOA电磁波监泅系统的优越性，并在一定程度上对发展地震电磁波观测找到了有效的前兆信息观测方法和监泅系统。这将对地震电磁波的观测和研究以及对地震短临预报起到一定的推动作用。     

地震电磁卫星载荷及现状

系统介绍了法国DEMETER电磁卫星搭载的电场测量仪、磁场测量仪、离子分析仪和高能粒子探测仪的科学目的、简单的工作原理、观测模式以及观测的物理量.同时介绍了国际现有运行的地震电磁卫星搭载的观测仪器，对空间－地面电磁观测系统进行了简要的讨论.这些资料将为我国地震电磁卫星计划的实施提供参考.