利用GPS和DEMETER数据分析汶川地震前电离层变化

利用GPS TEC和法国DEMETER卫星ISL探测器的观测数据,分析了汶川地震前电离层变化.结果表明,电离层TEC在5月6-10日地方时下午有连续的负异常现象,5月9日地方时下午有明显的正异常现象.电离层TEC异常的范围主要位于震中南部区域,EW方向上1 100 ～1 670km,SN方向上1 600 ～3 700km.5月6日的负异常偏震中东南,5月7日的负异常偏震中西南,5月9日的正异常偏震中东南.震中西南和南部地区负异常较东南地区明显,震中南部和东南地区正异常程度较西南地区偏高,震中位置所对应南半球磁力线共轭区都出现了一定程度的正或负扰动.DEMETER卫星观测的电子密度Ne和离子密度N.在5月6-10日也出现了明显的负异常,异常分布与电离层TEC异常分布较为一致,主要集中在震中南部.震中所在的经度带上存在2个负异常峰值,且在纬度上关于地磁赤道对称.最后在上述异常的基础上,对基于岩石圈-大气层-电离层耦合的地震电离层异常机理开展了初步讨论.     

九江地震前DEMETER卫星观测到的电离层异常

通过对法国DEMETER卫星观测的电磁场、电子和离子浓度及温度数据的分析,表明2005年11月26日江西九江Ms5.7地震前存在空间电离层异常现象,其中2005年11月17日、18日和21日在单个半轨道上存在较明显的异常变化,异常同步出现在电磁场和等离子体部分参量上,2005年11月22日、23日在20°～30°N范围内出现大面积的升温现象.此外,除震中区上空附近有异常变化外,在南纬的震中磁共轭区也观测到相应的扰动.     

基于DEMETER卫星观测数据的电离层地震前兆分析——以汶川地震、东海地震为例

本文利用可视化分析和统计分析的数据处理方法,结合2008年5月12日汶川Ms8.0地震和2007年4月20日东海Ms6.3地震两个震例,进行了探索性研究,阐述了基于DEMETER卫星观测数据提取电离层地震前兆信息的思路,通过对电磁场频谱、等离子体数密度、温度等物理参量的可视化展现,探讨了电离层扰动与地震的关系.结果表明,在排除电离层内一些典型干扰的前提下,地震发生前几天或者几个小时电离层扰动可以被观测到.     

利用DEMETER卫星LANGMIUR探针观测数据研究强震前的电离层扰动

文中介绍了Langmiur探针的观测原理,并利用电子浓度(Ne)和电子温度(Te)数据研究了2006年5月3日MW7.9汤加地震和2006年12月16日MW7.1台湾地震。结果发现汤加地震前2～5d电子浓度连续4d降低,电子温度变化不明显。台湾地震前后电子浓度的变化不明显,但电子温度在地震当天及后续3d出现了低值。目前没有直接的证据表明这些变化是由地震活动引发的,但在数据处理过程中选择了当地22时至次日3时的观测数据,并且剔除了Dst≤-30nT,Kp≥3,AE≥200nT时的记录数据,在一定程度上排除了太阳、地磁等因素引起的电离层异常情况。     

汶川地震前电离层VTEC的异常响应

2008年5月12日我国四川省汶川县发生了8.0级大地震,基于中国地壳运动观测网(CMONOC)的GPS观测数据,解算得到了震中上空附近的电离层VTEC;以VTEC的滑动均值为背景参考值,以2倍均方差作为误差限值,对临震一个月的VTEC 资料进行了处理分析．结果显示,在震前多次出现VTEC的异常扰动,其中4月29日、5月6——7日为异常减少,5月9日为异常增加,而且电离层VTEC的异常驼峰有向磁赤道漂移的趋势．由于距离发震时刻较近,排除其它因素后可能源于此次地震引起的电离层效应．      

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．     

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.     

DEMETER卫星观测到的与汶川地震有关的LF电场异常

本文利用法国DEMETER卫星观测的电场数据,获得了汶川地震前后约一个半月以16天为周期的LF频段(在本文定义为10~18 kHz)的平均功率谱密度准动态分布图像.发现昼侧10~14 kHz、夜侧10~18 kHz的电场平均功率谱密度的幅度在2008年5月12日发生的汶川地震前后存在明显变化:震前先明显增大,随后减小,在发震时段几乎达到最小,震后逐渐恢复并较震前增大.同时,分析了2006、2007年和2009年的LF频段的电场平均功率谱密度分布图像,发现无论是昼侧还是夜侧,它们的变化特征比较相似,但与2008年对应时段,特别是发震时段的电场平均功率谱密度幅度明显减小的变化有明显差异.这表明2008年5月12日前后出现的电场平均功率谱密度的明显变化可能与汶川地震有关.     

汶川地震及其余震期间的ELF电磁异常

近些年来利用卫星技术观测地震前的电磁扰动已得到地震学界的广泛关注, 并被认为是研究地震电磁前兆的有效途径之一(Larkina et al, 1989; Parrot, 1994; Serebryakova et al, 1992; Molchanov et al, 1993; Nemec et al, 2008).     

汶川8．0级地震前电磁辐射异常变化特征初步研究

汶川8．0级地震前,距离震中只有35km的金河电磁波台记录到了宝贵的电磁扰动信息。本文分析了汶川5．12大地震前后该台的电磁波异常变化特征,表明：①强震前确实有电磁辐射异常存在,震前存在丰富的电磁扰动信息;②电磁扰动前兆异常在时间进程上有明显的阶段性变化特征,这可能是地震孕育不同阶段特征的反映。     

汶川大地震前非台风扰动现象的研究

为了区分汶川大地震的震前扰动现象中的台风因素和非台风因素,本文研究了中国大陆宽带地震仪在汶川大地震前记录到的异常扰动信号的时频特征.研究结果表明汶川大地震的震前扰动主要由两种扰动构成,二者动态特征完全不同.其中优势频率为0.2～0.25 Hz的扰动主要与台风Rammasun有关.这种台风扰动在沿海地区较强,在内陆地区较弱,其震动源在靠近台风运动路径的海底.另一种优势频率为0.1～0.18 Hz的扰动与台风无关,这种非台风扰动在地震发生前约10 h突然急剧增强,其最大值出现在地震爆发时刻.非台风扰动在靠近震中的地区较强,在沿海和西部地区较弱.震源扰动扫描算法计算初步定位的结果显示其震动源不在海底,而是分散在震中附近的内陆地区.汶川大地震前的非台风扰动是否与汶川大地震有关,值得进行更深入的研究.     

基于GPS和COSMIC数据分析汶川地震TEC和NmF2扰动

使用相关方法和welch法计算功率谱密度研究汶川地震前后GPS TEC在时域和频域上的变化,并进一步分析N_mF2空间分布变化.得出主要结论, 震前5月9日开始TEC平常具有良好的相关性被打破,24 h全日波、12 h半日波成分功率谱密度幅度值变化明显.5月12日至6月11日N_mF2变化幅度明显增大.研究结果显示,TEC和N_mF2时空分布变化存在电离层震前扰动和同震响应, 并且TEC震后的异常变化相比震前更加显著.表明使用的方法可以有效检测到地震发生前后电离层异常扰动信号.     

2008年汶川MS8.0地震前定点观测电磁异常回溯性分析

对2008年汶川M_S8.0地震周围定点台站观测的电磁异常的相关研究进行了简要的回顾分析,以期加深对汶川地震孕震过程中电磁异常的解读.震中周围8个地电阻率台站震前出现不同形态的异常变化,结合震后地电阻率变化形态分析,仅近邻地震破裂带的成都和江油台异常变化符合已有的地电阻率孕震异常机理.在4月24日和5月9日大致沿南北地震带出现两条南北走向的低点位移线,成都台地磁转换函数、谐波振幅比、帕金森矢量和垂直极化强度等主要反映了地下介质电性在震前出现的异常变化;断裂带附近的地电场和电磁扰动在震前出现波形畸变和能量增强,距离较远的西昌台阵和天祝—松山台阵内地电场也出现功率谱能量增加和裂隙渗透方位角扰动等短期异常现象,甚至沿龙门山断裂带NE方向1300km外的河北电磁扰动台网震前数月也出现自观测以来最大幅度的异常变化.

     

2008年汶川M_S8.0地震前地震活动异常特征

分析了汶川地震前地震活动时空演化特征．结果表明:①汶川地震前38a龙门山断裂带及其附近形成5级地震背景空区,震前6.5a形成ML4.0地震孕震空区,震前1a孕震空区内部及其两端相继发生多次ML4.0—5.0地震,空区缩小;②中国大陆西部及邻区2001年以来处于大震活跃时段,而中国大陆内部地震活动水平非常低,出现非常显著的7级、6级和5级地震平静;③南北地震带7级以上地震在时间上具有准周期特征,空间上存在由南向北迁移的特点,汶川地震的发生符合这一规律;④1998年以来南北地震带中段为7级地震空段,汶川地震就发生该空段内;⑤2003年云南大姚地震后,南北地震带地震活动显著增强,且在中、南段形成4.6级以上地震环形分布,四川及其附近表现为异常平静,同时震群活动显著,且在4.6级地震平静区内形成震群空区,汶川地震就发生震群空区的边缘,震前8个月,震群频度出现高值异常;⑥汶川地震前7个月,青藏块体大范围ML≥4.0地震平静103d,2008年1月13日以后平静区逐渐解体,至汶川地震前４级地震平静区缩小到巴颜喀拉地块,汶川地震就发生在巴颜喀拉地块的东边界带上,汶川地震前3 个多月,孕震空区内部出现NW走向的3级地震条带,与龙门山断裂带斜交．      

汶川地震前的地磁场日变化特征分析

近来很多学者报道强地震前地磁日变化异常现象.本文利用地面地磁观测台站分析了2008年5月12日汶川ML=8地震前约37天的地磁场的日变化特征,探讨了地震前地下电磁感应磁场的相对变化.分析结果表明:1)在地震之前,成都台(CDP)观测到地磁日变化的形态与其他台站相似,未见与地震相关变化; 2) CDP的Z/H高于周边台站,在4月20日Z/H出现一个最大峰值(>2.5); 3)以4月20日为分界点,成都CDP台站的Z/H与恩施ENS台的Z/H的比值RCDP/ENS先增加后降低,周期越短变化趋势越明显.这些结果间接反映了震前CDP台地球内部电导率的变化信息.     

基于改进型图像信息方法的汶川地震前电离层参量时空特征研究

震前加速破坏阶段地壳岩石破裂过程中可能辐射电磁信号,提取与之相关的电磁信号异常有助于认识地震孕育及破坏过程,从而为防震减灾提供支持.本文提出了改进型图像信息方法(Modified Pattern Informatics Method,MPI方法),并用于汶川地震前电离层参量时空特征信息的提取.通过分析对比处理前后的DEMETER电磁卫星时空图像可以发现,原始时空图像一般存在季节性和空间性的变化规律,较难获得有意义的信息;而采用MPI方法处理后,则发现汶川大地震前,电离层参量存在明显的异常变化.从而,证明了MPI方法具有消除背景趋势、突出短期变化的能力,可以有效地提取强震相关的电磁前兆信息.     

昆仑山口西地震和汶川地震前中源地震活动特征研究

研究2001年昆仑山口西地震和2008年汶川地震前的中源地震活动特征,与唐山地震前的特征进行比较,发现:3次大地震前曾发生6或7次h≥60 km的中源地震,且"大震前中源地震活跃的时间跨度T"约5年或5年多。这是大震前中源地震活动最主要的两个特征,包含了孕育大地震的一些重要信息。其他特征还有:中源地震的活动—平静交替、临近大地震前的地震平静、呈条带分布和(或)地震空区等特征,这与大震前壳内地震活动性的一些特征类似。     

汶川、鲁甸、康定地震前应变数据由自洽到失洽的转变与地震成核

根据四分量钻孔应变观测的弹性理论模型,四个分量的观测值 S1、S2、S3、S4之间存在“自洽方程”：S1＋S3＝S2＋S4。“十五”期间新建的“数字地震观测网络工程”四分量钻孔应变观测系统中已有一批台站,无论是几天的短期数据,还是6年以上的长期数据,两组面应变相关系数 k 值都超过了0．99。k 值不受降雨、河湖水位、机井抽水等外界干扰影响,具有稳定性。但姑咱台和昭通台,分别在汶川8．0级、鲁甸6．5级和康定6．3级地震前,观测到了 k 值发生明显变化即数据自洽性遭到破坏的现象。导出自洽方程的条件是安装应变仪钻孔附近岩石完整及应力源与观测点间介质的连续性要求,由此,作者认为,姑咱台和昭通台面应变相关系数发生变化可能由于台站附近发生的大地震的地震成核过程中震源区地层介质连续性逐渐受到破坏所致。     

关于汶川8.0级地震前电磁扰动异常的讨论

通过对汶川8.0级地震前四川金河台电磁扰动数据变化的研究,结果显示:①电磁扰动0.001～1 Hz在震前每天06:00～22:00出现非脉冲性高值波动变化,在12:00和18:00达到最大;1～10 Hz在2008年1～3月出现与超低频类似的高值变化,最大幅度为300 mV; 10～20Hz无明显异常.②分析了电磁扰动...