基于COSMIC技术的震前电离层异常研究

介绍COSMIC技术反演电离层电子密度的研究现状、技术和方法,验证其可靠性;并利用COSMIC掩星数据计算分析2011-03-11东日本大地震震前5d及地震当天震区上空电离层电子密度分布,探测到显著的震前电离层异常现象,证明COSMIC技术研究地震电离层异常的可行性。     

地基GPS与掩星联合的电离层层析成像方法研究

由于有限视角、稀疏布站等原因,地基G PS电离层层析成像存在垂直分辨率不高的问题,联合掩星进行电离层层析成像是一个重要的解决途径。一方面地基G PS观测能保证电离层层析成像的时间连续性和区域覆盖性;另一方面由于掩星信号能够提供地基G PS没有的水平射线信息,提升了电离层层析成像的垂直分辨率水平。利用地基GPS站与COSMIC卫星的掩星观测进行的仿真结果表明：与仅利用地基G PS相比,联合掩星进行电离层层析成像,不仅在电离层电子密度反演精度方面有明显提升,而且在电离层F2层峰值高度（hm F2）和电离层总电子含量（T EC ）的精度方面同样有明显提高。     

东日本大地震电离层异常分析

目前空基和路基等电磁信号探测手段已经应用于地震电离层异常的探测。自从GPS数据可以用于计算电离层电子总量(TEC), 这项技术被广泛关注的同时作为一个可行的手段用于探测地震前后电离层异常。本文利用东日本大地震震中附近多个IGS网络站点的数据, 分析2011年3月11日发生的Mw9.0东日本大地震震区上空电离层信息, 计算出TEC时间序列并进行波谱分析、包络线法异常分析、全球电离层异常地图绘制及震后3 h扰动异常分析。通过分析发现, 震前存在明显的电离层异常, 在3月8日即震前第3天存在异常;同时也计算了震后3 h的各站与卫星路径上等价TEC的P₄值;且多个站与多星路径上存在着明显的电离层扰动异常, 并且不断远离震中, 能量逐渐衰减, 证明电离层异常的发生与地震有较明显的关系。     

GNSS／LEO无线电掩星电离层探测仿真研究

无线电掩星是实现全球电离层探测的重要手段之一。针对GNSS／LEO掩星探测电离层的特点,基于电离层掩星的判决条件,通过NeQuick模型实现了电波弯曲角和绝对总电子含量的数据仿真,利用阿贝尔变换法（Abel Transform）和穿刺法实现了电离层电子密度剖面的有效反演,统计分析结果验证了NeQuick模型用于GNSS／LEO无线电掩星电离层探测仿真的可行性。     

不同GPS掩星电离层剖面产品相关性分析

将在一定时空限定范围内的不同低轨卫星COSMIC、GRACE、CHAMP、FY3C的电离层掩星电子密度剖面定义为一个掩星对来对比分析不同类型掩星电离层产品。结果表明：COSMIC掩星对之间的电子密度剖面整体轮廓符合得很好，电子密度剖面主要在250 km以下和500 km以上存在较大的偏差，250~500 km的电子密度整体偏差较小，统计得到的COSMIC掩星对的电子密度参量NmF2和hmF2的相关系数能分别达到0.99和0.97，具有高度相关性，不同COSMIC卫星之间没有明显的系统误差；COSMIC、GRACE、CHAMP和FY3C不同低轨卫星间的电子密度剖面略有差异，通过统计电子密度参量NmF2和hmF2之间的相关系数，COSMIC和CHAMP的相关系数分别为0.95和0.86，COSMIC和GRACE的相关系数分别为0.98和0.94，COSMIC和FY3C的相关系数分别为0.96和0.92，不同掩星类型之间的电子密度参量之间也具有高度相关性，验证了不同卫星任务GPS掩星电离层剖面的一致性。     

电离层干扰对GPS掩星弯曲角和温度精度的影响

以MSIS90大气模式和3DNeUoG电离层模式为背景大气,仿真模拟了电离层暴、电离层行扰和电离层槽对GPS掩星弯曲角电离层残差及温度精度的影响。结果表明,在太阳活动活跃期,弯曲角电离层残差在35~50km高度范围内可达1.5μrad,其标准差可达0.9μrad;在15~35km高度范围内可达4μrad,其标准差可达1.4μrad。电离层暴和电离层槽可使弯曲角电离层残差标准差增大20多倍;电离层行扰可使弯曲角电离层残差标准差增大数倍。电离层干扰引起的电离层残差可使15~35km高度范围内温度反演误差高达8K,这样的温度误差会对掩星观测的日平均温度和月平均温度产生显著影响。因此,需要发展新的电离层修正方法;在掩星气候监测中,需加强电离层监测,并结合监测结果剔除电离层干扰误差。     

基于空间电离层环境层析成像测量仪的地震电离层扰动监测系统设计

为了更好地开展地震电离层扰动监测和异常信息提取研究,基于空间电离层环境层析成像测量仪研制了地震电离层扰动监测系统,包括小区域监测站网和监测软件系统.?该监测系统产出空间分辨率1°×1°的电离层总电子含量(TEC)、F2层最大电子密度(NmF2)和F2层峰值电子密度对应高度(hmF2)二维分布图,对扰动异常超过10％的事...     

基于GIM的芦山地震电离层异常分析

利用IGS(国际卫星定位导航服务组织)提供的GIM数据对2013-04-20发生的Mw7.0芦山地震震区上空电离层信息进行了研究。选取震中附近格网点进行包络线法异常分析及通过绘制全球电离层异常图来分析异常。通过分析发现,震前存在明显的电离层异常,在4月14日即震前第6天存在异常;异常区域沿着赤道共轭分布,不断移动。通过分析地磁指数、太阳活动水平等信息量,发现电离层异常与地震有较明显的关系。     

2009年7月22日日全食-电离层响应分析

选取2009年7月22日发生的日全食前后的电离层垂测仪数据来分析日全食期间的电离层响应,并尝试通过掩星电离层反演方法探测本次日全食引起的电离层效应。结果显示,利用垂测仪和COSMIC掩星反演均能够探测到日全食期间受日食影响的电离层的显著变化,但利用COSMIC掩星反演提取的电离层效应所具有的时间分辨率还有待提高。     

日本九州岛地震震前电离层TEC异常

采用IGS发布的GIM数据,提出了一种结合滑动时窗法和临近格网点电离层TEC相关性分析法的联合分析方法,研究了震前电离层异常变化与地震的关系。通过分析震区附近5个格网点TEC的异常变化情况,发现震前电离层TEC发生明显异常变化,且格网点之间的TEC序列相关性受地震显著影响;通过分析二维电离层图的TEC异常空间分布,发现震前三天震中附近分别出现6h、12h和6h的异常。最后利用电离层层析的方法,对电离层异常时刻进行了电子密度的反演,进一步分析了电子密度在电离层异常时刻的分布情况。     

2014年鲁甸6.5级地震震前TEC异常分析

2014年8月3日云南省鲁甸发生了6.5级地震.针对震前电离层异常问题,利用IGS提供的全球电离层数据,采用滑动四分位法对鲁甸地震震中及其周围格网点的TEC进行异常探测,发现震前3d、6d和13 d电离层有明显的异常,其中震前3d、6d的异常最为显著.在进一步分析了太阳地磁活动及这几天的全球TEC异常分布后,认为这3d的电离层异常可能与震前的孕育地震有关.另外,这3d的TEC异常分布区域都满足在经度方向跨度和纬度方向跨度长度比约为3:1,且异常的峰值点并不位于震中的正上方,而是位于震中偏向赤道方向,同时赤道共轭区域也存在异常,但范围和幅度都较小.     

门源Mw5.9级地震形变InSAR观测及区域断裂带深部几何形态

利用Sentinel-1A卫星升轨、降轨合成孔径雷达影像数据，提取了2016年门源Mw5.9级地震的高精度合成孔径雷达干涉同震形变场，利用单纯形法和非负最小二乘法反演确定了地震断层几何和滑动分布，并构建了区域断裂带的深部几何形态模型。结果表明，门源Mw5.9级地震同震形变以地表抬升为主，沿升轨、降轨视线向的最大值分别为5.3 cm、7.1 cm；地震断层走向、倾角分别为133°、43°；地震滑动以逆冲为主，主要发生在地下6.14~12.28 km处，最大滑动量约0.5 m，平均滑动角为66.85°，地震矩为1.0×1018 N·m（Mw5.94）；形变观测拟合残差均方根为0.36 cm；区域断裂带的深部几何形态以花状构造为特征，整体倾向南西，门源地震发震断裂为花状构造中未出露地表的盲断层。相关成果能够为研究区域地壳运动与变形、活动断裂与地震孕育发生等提供参考。     

基于 D-InSAR 技术的当雄地震形变场提取研究

随着D-InSAR技术在同震形变量测方面的优势日益突出,文中以2008年10月6日当雄Mw6.3级地震为对象,采用ENVISAT搭载的ASAR传感器c波段在图像模式下的5景level 0级影像,以90 m分辨率的SRTM DEM作为外部DEM,使用GAMMA软件采用二轨差分干涉测量的方法获取当雄地震同震形变场,并对其进行分析,确定震中位置为90.372°E,29.734°N,得到同震垂直形变约为33cm,形变量精度达到厘米级。     

PSInSAR方法探测意大利拉奎拉地震形变过程分析

采用双轨处理模式对8景ENVISAT降轨数据进行永久散射体(PS)时间序列处理,获得了2009年4月6日意大利拉奎拉(L’Aquila)Mw 6.3级地震区域的PS时序差分干涉图和形变场。结合Delaunay三角形剖分算法对破裂区的形变过程进行数值分析,结果表明:①本次地震变形最强烈、地表破裂发生的区域是一个地势相对较低的椭圆形洼地。破裂主要沿震中的东南方向传播,面积约22×14km2,方向约135°。②地震产生的形变量集中在破裂区,主要在震时及震后形成,位移场视线向下沉量达150mm。③破裂区位移场数值分析表明,本文提出的数据处理策略较完整地揭示了此次地震位移场变化的全过程,在8景雷达数据所跨时间段内,震前2008年4月与2009年2月两景资料显示,研究区位移场变化不明显,2009年2月至震后的2009年4月的图像显示,震中区形变场快速变化,沉降量达130mm;6～7月,形变场的沉降速度明显减缓,8月30日最后一景资料显示,沉降速度出现加速,破裂区总下沉量达150mm。     

地震对GPS站坐标时序共模误差的影响分析

通过选取日本7个IGS基准站在东日本大地震前后各3a的坐标时间序列,提取并分析此区域的共模误差的特点和地震对其的影响,以及共模误差对基准站噪声时序的影响。结果表明:滤波后测站各方向坐标时序平均均方根相较于过滤前明显减少,测站坐标可靠性和精确性得到明显提高;地震的发生导致其N、U方向均值分别增大2.1倍和1.5倍;共模误差在N、E、U方向均表现出明显的周期特性,其周期特性在地震前后几乎截然相反,地震对其周期特性的影响必须充分考虑。     

利用断层自动剖分技术的2008年青海大柴旦Mw6．3级地震InSAR反演研究

2008-11-10青海大柴旦地区发生了Mw6．3级地震,其发震断层位于青藏高原东北缘的大柴旦一宗务隆山断裂带。利用欧空局Envisat／ASAR卫星雷达影像数据,采用二通差分干涉技术获得了地震的同震地表形变场,基于1D协方差函数估计InSAR同震形变场的中误差为0．52cm,方差一协方差衰减距离为5．9km。在此基础上,采用弹性半空间矩形位错模型进行断层几何参数反演,并利用断层自动剖分技术确定了地震的最佳同震滑动分布模型。结果表明,该地震的震源机制解为走向107．19°,倾角56．57°,以逆冲为主兼具少量右旋走滑分量;滑动分布主要发生在10-20km深度范围内,最大滑动量为0．51m,释放的能量为4．3×10^18Nm。     

2021年青海玛多Mw 7.4地震前后b值的变化特征研究

古登堡-里克特频度-震级关系式中的b值常被用作估算区域应力大小的一个重要指标,对于评估地震发生概率起着至关重要的作用。北京时间2021-05-22T02:04:11青海省玛多县附近发生Mw 7.4地震,此次地震发生在巴颜喀拉块体内部,东昆仑断裂以南的次级断裂昆仑山口-江错断裂上。为了揭示这次玛多地震之前震源区的孕震环境和震后余震的演化,利用中国地震台网中心提供的2009-01-01-2021-05-20地震目录,对玛多地震发震前后的b值分布和变化进行了研究。研究发现,在2021年5月22日之前,玛多地震主震区b值最低,表明震源区存在明显的应力积累;从近十年震源区b值的时间序列来看,b值也呈现下降趋势,该发现可以作为今后判定块体内部大地震主震临近的重要依据。利用震后的余震序列计算了断层周边的b值变化,发现早期的b值变化对后期余震的发生位置预测也具有一定的指导作用。     

利用GPS观测研究我国赤道异常驼峰区电离层TEC变化

利用中国南部地区七个站点的2004年GPS观测数据,对赤道异常中国扇区电离层TEC的北驼峰位置和时间以及驼峰北侧电离层梯度进行了分析,结果表明:驼峰位置随季节改变,介于地理北纬17.5°～22.5°之间,冬季月份相对为低,分季月份相对为高,年平均位置约在北纬20°附近;驼峰出现时间也随季节在地方时13～16 h之间变化,冬季月份相对为早,夏季月份相对为晚,其出现时间的年平均值前者在地方时14 h前后,后者约在地方时15～16 h之间。驼峰区电离层TEC存在纬向梯度,其梯度也随地方时和季节而改变,夜侧梯度在地方时4.5 h前后为极小,且在不同季节其变化幅度不大,而日侧梯度在地方时13.5～16.5 h时段出现极大,且在不同季节差异较大,分季要高于冬季和夏季。      

Seismo-ionospheric precursor of the 2008 Mw7.9 Wenchuan earthquake observed by FORMOSAT-3/COSMIC

The seismo-ionospheric precursor prior to the Mw7.9 earthquake near Wenchuan, China, on 12 May 2008 was observed by the FORMOSAT-3/COSMIC satellite constellation. By binning radio occultation observations, the three-dimensional ionospheric structure can be obtained to monitor the ionospheric electron density variation prior to the earthquake. It has been determined that near the epicenter the F2-peak height, hmF2, descends about 25 km and the F2-peak electron density, NmF2, decreases about 2 × 10⁵ el/cm³ around noon within 5 days prior to the earthquake. The integrated electron content decreases more than 2 TECU between 250 and 300 km altitude.