地震电离层响应异常时空演化统计特征

本文利用DEMETER卫星运行约6.5年总离子浓度数据和期间全球发生Mw 4.8以上地震参数,自动检测距震中1500 km范围内、震前15天出现电离层扰动,统计电离层扰动异常随地震临近在时间、空间上的演化特征以及异常变化幅度随震级变化规律.数据处理过程中通过控制K_p指数以去掉部分因太阳活动引起的电离层扰动.统计结果显示,地震探测率及电离层响应异常幅度随震级增大而增高.大地震能引起强电离层扰动,扰动幅度可超过背景值1倍以上.全球范围,电离层存在变化活跃区,小幅度电离层扰动趋向于背景变化.北半球中低纬度地区是有利的地震电离层响应监测区.地震相关电离层扰动异常出现频次随地震临近而增高,主要出现在震前一周.空间上,扰动有随地震临近向震中运移的趋势.     

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。      

2019年长宁M_S 6.0地震前后电离层垂直电子总含量（VTEC）异常扰动分析

2019长宁发生M_S 6.0地震,利用CODE全球电离层格网数据、中国地壳运动观测网络GPS数据、震中区域GPS数据,分别计算全球、中国区域垂直电子总含量(VTEC)异常分布及震中区域站点VTEC时间序列,揭示此次地震发生前后不同空间尺度电离层异常扰动变化。结果表明:地震发生前3天(6月14日),长宁震区上空出现连续电离层异常扰动现象,异常空间分布呈现向磁赤道偏移趋势。VTEC结果的时、空尺度变化反映,本次电离层扰动可能与长宁地震孕震过程有关,可为川滇区域临震电离层异常扰动监测及地震分析预报提供震例依据。     

中国西南区域孕震区电离层TEC变化长时间序列分析

通过中国地壳运动网络提供的GPS观测数据,获取了高精度电离层TEC分布,采用滑动四分位法分析了中国西南区域2008年4—10月(太阳和地磁活动平静时段)6次连续的MW6.0以上地震期间孕震区电离层TEC长时间变化及其异常分布;并在此基础上利用GIM数据对比分析了全球TEC变化特征。鉴于电离层主要受到太阳和地磁等空间天气的影响,将TEC变化与太阳EUV辐射、行星际磁场南向分量IMF Bz以及地磁活动指数Dst和Kp进行了比较。结果发现,该时段内电离层TEC异常扰动与太阳和地磁活动有很好的相关性;除汶川地震外,其他地震前没有发现明显的跟地震相关的TEC异常扰动现象。同时,对比分析了与上述研究区位于同一地磁纬度的"检验区"(30°~50°E,15°~35°N)的GPS TEC随时间变化和异常分布情况,结果显示TEC异常分布的时空特征与研究区域较为一致。由于电离层是一个复杂的系统,其扰动具有多源性,而且地震电离层扰动现象是复杂多变的,因此需要联合地基和天基手段共同观测,并加强其机理研究。     

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.     

地震电离层异常电场模拟及初步研究

强地震会造成电离层电场发生异常变化.基于大气层-电离层电动力学理论对地震电离层异常电场开展数值模拟和研究,将理论推导出来的电离层异常电场方程扩展到球面坐标系中,并且考虑到电离层层电导率的各向异性,建立新的地震电离层异常电场模式.引进一个电离层层电导率经验公式(Nopper and Carovillano,1979),对中低纬度地震电离层异常电场特性进行数值模拟.模拟结果表明:附加电流引起电离层异常电场范围远大于自身在地表上的分布.且发生在低纬地区的异常电场主要成分是纬向电场,在东西两侧显偶极子分布.在额外电流分布相同的情况下,夜晚生成的异常电场更显著,存在昼夜差异.     

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．     

张衡一号卫星数据地震预报实践期间记录青海2次大地震前电离层异常

<正>1研究背景空间对地观测技术因其速度快、范围大以及高数据分辨率等优势得到快速发展,尤其是2004年法国DEMETER卫星成功发射,利用卫星对地观测数据研究和识别地震电离层异常成为当前研究热点。Akhoondzadeh等（2010）研究了2009年9月29日Samoa islands MW 8.1地震、2009年4月6日L’Aquila MW 6.3地震和2008年5月12日Sichuan MW 8.0地震,结果显示,在地磁平静条件下,DEMETER卫星电子浓度和离子浓度正负异常出现在震前1—5天,这意味着电离层异常可以作为有效的地震前兆异常。     

等离子体参量的空间探测分布及汶川地震前后的扰动分析

近年来国内外对震前电离层异常扰动进行了大量研究,新的观测证据显示,地震活动前的电离层扰动确实存在,而且在震级大于5级的地震发生前几天到几个小时内的孕震区上空会发生显著电离层扰动。大量工作多是基于地基的空间探测,如,通过雷达测高仪探测的电离层F2层的临界频率扰动和偶发ES层变化,以及通过GPS地面接收器探测的电子浓度总含量扰动等。     

2017年九寨沟M7.0地震前临震电离层异常研究

为研究2017年8月8日四川九寨沟M7.0地震前电离层异常,利用地基GNSS(Global Navigation Satellite System)垂直电子总含量(Vertical Total Electron Content, VTEC)和电离层测高仪F2层临界频率(foF2)观测数据,考察了震前20日内电离层变化,发现震前第4日(8月4日)及地震发生前5小时,震中附近上空出现显著电离层正异常。结合异常对应的日地空间环境分析,认为震前第4日出现的异常由磁暴引起,而发震当日出现的临震电离层异常可能与孕震活动有关。本文表明电离层测高仪具有同GNSS VTEC一致的异常检测结果。相比公布时间滞后的GNSS数据及其产品,测高仪数据的获取更加及时,将两种电离层观测手段结合起来,能实现两种技术优势互补,提高地震电离层监测能力。     

2020年新疆于田6.4级地震前电离层扰动现象分析

基于中国区域GPS反演TEC、 JPL TEC mapping、 张衡一号卫星探测等离子体参量数据, 着重分析了2020年6月26日新疆于田6.4级地震前的电离层异常现象, 结合之前于田发生的两次7级以上地震, 研究认为于田地震前异常集中出现在震前一周内, 以上升异常为主, 异常有明显的局地效应, 部分异常在磁共轭区有同步效应。 多参量综合分析增强了异常的判识能力, 并提高了异常的可靠性。 太阳及空间磁扰活动对电离层地震判识有较大影响, 会极大增加全球异常频次, 但日食现象引起的TEC扰动与地震电离层异常有明显差异, 较易区分, 弱磁扰活动下的地震电离层异常判识能力有待加强。     

Response of the ionosphere to the Baltic Sea earthquake of 21 September 2004

GPS observations of the European permanent network were used to identify seismo-ionospheric precursors of Baltic Sea earthquake of 21 September 2004. It is a very rare event for this region of Europe (magnitude of about 5.0). This value is the threshold for the occurrence of seismic effects in the ionosphere. In total electron content (TEC) data over the region of the earthquake, a specific ionospheric anomaly appeared one day before the earthquake was detected. The ionospheric variability had a positive sign with an enhancement of about 4–5 TECU (1 TECU = 10¹⁶ electrons/m²) relative to the non-disturbed state of the ionosphere. The anomaly had a duration of 4–5 hours in the day time. The special size of this anomaly was about 1000 km. The characteristic parameters of the anomaly show that it can be associated with ionospheric precursors of an earthquake.     

Ionospheric pre-cursors observed over low latitudes during some of the recent major earthquakes

Earthquakes still occupy first place in the list of natural disasters causing fatal incidences and in loss of human lives and to minimize these losses researchers are trying to find a reliable precursor. The present study reports the ionospheric perturbations, if any, observed over a low-latitude station, Delhi (28.6N; 77.2E), prior to occurrences of 11 major earthquakes (magnitude greater than 6 on Rector Scale) during last couple of years. Initially, foF2 data are analyzed with upper and lower bound of inter-quartile range (IQR) and the observed anomalous changes related to geomagnetic disturbances are filtered out. Then the remaining perturbations are analyzed in relation to the occurrence of seismic activities. The results of the study show some unusual perturbations observed in foF2 values, 1–25 days before and 2–3 days after the main shock of every earthquake indicating a clear seismo-ionospheric link and may be used as earthquake precursors. The present results are in line with previous observations reported by various researchers.     

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.     

山西中强地震前波速比异常研究

本文分析了大同－阳高６．１级（１９８９），５．８级（１９９１），忻州５．、１级（１９９１），侯马５．１级（１９８９）以及太原，运城１９８９－１９９１年几个４．０级左右地震前后的２０２次小震资料。结果表明：这些主震前都存在明显的地震波速异常变化，纵横波速比Ｖｐ／Ｖｓ表面为下降－回升的异常形态，负异常持续时间与震级大小相关；主震在岁异常结束后发生，滞后时间随区域地震震源深度增大而延长。同时，主震前还存     

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.      

大气电场异常作为地震短临预报标志研究进展

通过对华北地地区进行震前大气电场异常观测研究的较为全面分析和总结,验证和论述了震前大气电场异常的基本特征,用大量的震例证实了在每次较大的近场地震发生前都能观测到该类异常现象,以及当较长一段时间内观测不到该类异常时,近场近期也不会有较大地震发生的可能。     

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。     

南北地震带中南段典型强震震前跨断层形变特征分析

基于南北地震带中南段18个不同震级的典型震例震前跨断层形变观测异常特征, 结合《中国震例》已有研究结果, 定性分析了各地震震前跨断层形变观测异常的类型和时、 空变化特征。 结果表明, 对于8.0级以下地震, 震前2~3年异常数量明显增多、 震前1~1年半左右异常达到峰值、 震前部分场地异常恢复的特征对区域强震预测在时间上具有一定的中期或短期前兆意义; 震前跨断层场地异常震中距和异常类型对强震震级具有一定的预测意义; 无论是跨断层异常类型、 空间分布, 还是异常的时间进程特征均与区域强震发生地点没有显著的统计关系。 汶川M_S8.0地震前出现趋势异常多、 中短期异常较少、 外围异常多和中心异常少的特征; 异常最早出现在7~8年前, 震前3年左右明显增加, 震前部分异常恢复; 异常以趋势异常和速度变化为主, 没有破年变异常。