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.     

多尺度ARMA残差修正模型震前电离层TEC异常探测

为提高电离层总电子含量（total electronic content,TEC）扰动探测参考背景值的预测精度,提出了多尺度自回归移动平均（autoregressive moving average,ARMA）残差修正模型。通过对比该方法、ARMA模型、四分位距法（inter quartile range,IQR）及滑动时窗法对TEC背景值的预测精度,结果显示修正模型预测的TEC背景值平均相对精度为89.78%,分别比ARMA模型、IQR及滑动时窗法高5.18%、1.41%和1.42%,且预测值的残差绝对值小于等于3.0 TECU的百分比为91.67%,明显优于其他3种方法,说明修正模型探测震前TEC异常是可行的。利用该方法探测2013-04-20芦山县Mw7.0级地震震前电离层TEC扰动情况,验证了该方法的有效性。实验结果表明,震前第9天和第13天电离层明显的正异常和震前第1~4天明显的负异常极可能是孕育地震引起的,且正异常主要出现在08:00-10:00 UT,而负异常主要集中在0:00-14:00 UT。     

地震前后电离层TEC扰动分析

针对传统的探测手段获取电离层参考背景值精度较低的问题,借助IGS发布的GIM格网数据,利用奇异谱分析提取TEC主成分探测地震前后电离层扰动,使用该方法和滑动四分位距法对2018年1月23日阿拉斯加湾Ms8.2地震进行探测,实验结果表明:两种方法探测结果基本保持一致,在震前3 d、9 d和震后2 d发生电离层TEC扰动现象,震前9 d的扰动现象与地磁活动强烈干扰相关,在排除空间环境干扰因素后,认为震前3 d和震后2 d电离层异常是由地震引发的。     

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。     

基于GPS数据的震前电离层异常分析

首先利用日本及周边区域IGS站提供的GPS观测数据,计算得到了测站上空垂直总电子含量VTEC的时间序列.采用滑动平均法与非滑动平均法两种统计学方法针对日本境内某震例进行了震前VTEC值异常分析,数值结果表明地震震前出现了电离层异常现象.此外,为了探讨异常情况与地震的相关性,进一步分析了电离层异常的全球空间分布.最后,通过对比两种异常检验方法的分析结果可知,两种方法分析结果的总体趋势一致,验证了本文结果的可靠性.     

地震同震滑动分布反演平滑因子的确定

针对大地测量地震同震滑动分布反演中平滑因子（又称正则化参数）的确定问题,一般采用模型粗糙度与数据拟合残差之间的折中曲线来确定（为便于区分,本文将该方法称为"L曲线"）。本文在L曲线的基础上提出一种确定平滑因子的新方法——折中相交曲线法。模拟试验反演结果表明,利用折中相交曲线法确定的平滑因子反演地震滑动分布各参数精度要优于L曲线法。利用折中相交曲线法确定平滑因子反演拉奎拉与台湾美浓实际地震,并与L曲线法反演结果进行对比分析。分析结果表明,利用折中相交曲线法确定的平滑因子反演拉奎拉与台湾美浓实际同震滑动分布各参数结果均在国内外其他学者研究的范围内,并且利用折中相交曲线法确定平滑因子较L曲线法具有计算效率高、无需依赖数据拟合度、确定平滑因子大小更为合适等优点。     

动态GNSS监测瞬态无震蠕滑信号提取

断层的瞬态无震蠕滑常诱发震级高、破坏性强的地震。针对其滑动速度缓慢,难以探测的问题,本文基于GNSS连续坐标时间序列的异常波动提出一种断层瞬态无震蠕滑信息的自动探测方法。首先利用独立成分分析进行时空滤波,提高坐标时间序列的信噪比;然后计算坐标时间序列波动的相对强度指数及峰度值;最后通过累积分布函数将其转换为蠕滑信号概率,进而探测断层蠕滑事件。本文模拟500 d GNSS地表位移时间序列进行仿真试验,其中包含25 d瞬态蠕滑信号。试验结果表明,当信号强度至少与噪声水平相当时可有效探测出断层的蠕滑信息。计算Akutan地区连续3年的GNSS数据后探测到一个蠕滑信号,推断其可能为火山岩强烈运动引起的无震蠕滑。通过对四川省陆态网18个测站7年的GNSS数据处理后发现了4个异常信号。     

一种基于变差系数与滑动时间窗的定量分析方法

为科学、准确地描述台站短水准测段离差分布曲线与正态分布曲线的偏离程度,本文以朝阳地震台为例,利用变差系数结合滑动时间窗对2016年5月22日辽宁朝阳M4.6与M4.3双震与2016年10月29日辽宁喀喇沁左翼M3.8地震前后台站2—3(k)测段离差分布曲线的变化趋势进行了定量分析与总结:一般震前由地壳形变引起的数据异常表现为测段变差系数增大,测段离差分布曲线偏离正态分布,震后测段变差系数减小,测段离差分布曲线恢复正态分布.进而基于最新数据从垂直形变、地震活动性与离差统计3个角度对台站邻近区域的地震危险性进行了初步分析.通过效果图可知,该定量分析方法可为震前数据异常识别提供参考,为地震监测与分析预测提供了一种新思路、新途径.     

利用GPS和海底基准点观测形变反演日本大地震(Mw9.0)同震断层滑动分布

收集了国际上发布的通过日本区域密集的地表观测数据获得的高精度同震形变位移,同时收集了靠近震中的5个海底基准点观测到的同震变形.基于以上结果采用分断层滑动模型,基于分层弹性半空间位错理论,采用二阶拉普拉斯平滑算子方法约束断层面上的滑动量,利用最速下降法求解模型的最优解,以期精化该地震断层的滑动分布,进而研究其地震活动机制.研究结果表明,日本地震断层的平均滑动为6.95m,最大滑动量为58.70m,位于东经143.17°,北纬38.25°,地震所释放的能量为4.48×1022N·rn(等效震级为Mw9.07),地震断裂主要集中于东经142°～143.8°,北纬37.2°～39.5°,海平面以下10～30 km之间区域.     

Geometry-Free观测值的滑动窗口拟合模型

电离层残差组合(Geometry-Free,简称G-F)观测值是周跳探测与粗差剔除的有效手段。介绍G-F观测值处理常用的多项式拟合法和相邻历元求差法,在此基础上提出基于滑动窗口的拟合模型,并指出该模型为前两种方法的概括模型。通过选择恰当的窗口长度和异常历元处理策略,该模型表现出较优异的性能。