ARMA模型在地震电离层TEC异常探测中的应用

基于IGS数据分析中心提供的全球电离层TEC数据,利用时间序列分析理论中的ARMA模型对2008-05-12汶川Ms8.0地震的电离层TEC资料进行处理,将ARMA模型TEC预报值作为电离层TEC背景参考值,对地震前后的电离层TEC进行异常探测研究。结果表明,在取得了与其他研究方法结果基本一致的基础上,新发现震前第13d、12d、10d、7d也存在电离层TEC异常扰动现象。说明以全球电离层TEC数据为基础,利用ARMA模型同样能有效探测到震前电离层TEC异常扰动现象,并达到较高精度。     

2018-08-25~29期间全球电离层TEC对地磁暴的响应分析

使用IGS提供的全球电离层地图对2018-08-26地磁暴期间TEC变化进行分析,利用滑动四分位距法提取全球TEC扰动特征,并初步探讨此次磁暴引起的电离层扰动响应机制。结果表明：1）磁暴主相期间,除北极地区外电离层TEC主要表现为正相扰动;在恢复相期间,电离层TEC在北半球呈现长期负扰,而在南半球则相反。2）磁暴期间全球电离层TEC扰动与热层成分O/N₂变化有关。星际磁场南向期间,东向快速穿透电场对全球日间电离层TEC正扰具有很大影响,高能粒子的沉降作用可能是高纬和极区TEC发生正扰的原因;夏冬季节环流会促进电离层在磁暴恢复相阶段的南北不对称响应。     

2019-05-26秘鲁北部地震前低纬电离层变化分析北大核心CSCD

针对2019-05-26秘鲁北部M W8.0地震,利用CODE-TEC数据和GPS-TEC实测数据,分析此次地震前上空电离层总电子含量和电离层赤道异常变化。利用地震前2019-05-10~26总电子含量格网数据分析震前电离层赤道异常变化和电离层TEC随地理纬度的异常变化;然后利用RIOP和GLPS站的GPS-TEC数据,统计分析地震前电离层TEC日变化异常。结果表明,地震发生前3 d,电离层赤道异常“双峰”消失,且电离层TEC含量显著减少,可达10 TECu左右。在地震发生前3 d 16:00~20:00 UT,电离层TEC随纬度变化呈现双峰曲线特征,震中附近存在低谷,且在该期间RIOP和GLPS站电离层TEC也出现显著减少现象。     

利用GPS TEC探测2015年尼泊尔地震激发的电离层扰动

利用尼泊尔周边区域6个IGS GPS跟踪站数据,对2015-04-25尼泊尔地震激发的电离层扰动进行分析。结果表明,地震发生后,尼泊尔上空电离层总电子含量（total electron content,TEC）存在不同频率的电离层扰动,扰动中心频率约为3 mHz和4 mHz。前者发生在震中附近1 000 km左右的范围,后者范围达2 000 km,推断其分别为地震破裂产生的声重波信号以及瑞利波向上传播到电离层所激发的异常扰动信号。联合两个频率扰动信号,根据观测的扰动位置以及经验扰动速度反演震中位置,结果与实际情况符合较好。     

Kalman滤波在地震电离层TEC异常探测中的应用

基于中国地壳运动观测网络GPS观测资料解算的电离层TEC数据,利用Kalman滤波方法对2008年5月12日汶川Ms8.0地震前的电离层TEC进行异常探测研究,并与以前的处理结果进行对比,对比结果表明：利用Kalman滤波方法能够有效地探测到震前的电离层TEC异常扰动。     

缅甸Ms7.2地震前电离层TEC的异常变化

基于IGS提供的电离层TEC资料和中国地壳运动观测网络提供的GPS资料解算的单站VTEC数据,采用滑动平均处理方法,对2011年3月24日缅甸7.2级地震震前的电离层TEC资料进行了处理和分析,结果表明：在震前6～8天,出现电离层TEC异常减小现象,震前3天出现电离层TEC异常增加现象,排除太阳活动和地磁扰动的影响后,3月16日、17日和18日出现的电离层TEC异常减小,特别是在18日出现的异常减小及呈现出的共轭结构,可能与缅甸7.2级地震有关。     

基于北斗GEO卫星的磁暴期间电离层TEC响应分析

基于亚太地区北斗GEO卫星数据对2017-05发生在中低纬度地区的磁暴现象进行研究,并使用北斗GEO卫星获取的TEC实测数据对全球电离层图的精度进行评估。进一步对磁暴引起的全球电离层TEC变化进行分析发现,电离层TEC对磁暴的响应出现在磁暴主相开始1~4 h之后,最大扰动值达到20 TECu以上。     

2009年7月22日武汉IGS站日食电离层异常分析

基于中国地壳运动观测网络武汉站GPS观测数据,解算得到了2009年7月22日日食及其前后两天可观测卫星传播路径上的TEC和ROT值.研究显示,日食发生过程中,空间电离层存在异常扰动,TEC值相对其前后两天有明显的降低,在日食结束8小时后电离层也出现了异常扰动;ROT经历了先降低然后恢复的过程,降幅高达0.3TECU/分钟.     

中国地区不同区域电离层时空频域特性分析

利用中国区域电离层格网数据,采用频谱分析方法研究中国不同区域的电离层周期差异和极值差异,并采用电离层梯度计算法分析不同区域的电离层小尺度时空变化特性。结果表明：1）相比北方区域,南方区域电离层周期性特征更为明显;2）经度变化为5°时,全国范围内的电离层TEC变化值大多在-10~10 TECu之间;纬度变化为2.5°时,全国范围内的电离层TEC变化值大多在-20~20 TECu之间,南北部空间变化特性差异较大,东西部差异较小;3）时间间隔为1 h时,全国范围内的电离层TEC变化值大多在5~25 TECu之间,南北方时间变化特性差异较大,东西部差异较小,但随着时间间隔增大,东西部时间变化特性差异逐渐明显。研究结论可为中国区域的实时电离层建模工作提供理论参考,同时对中国区域的电离层时空变化、电离层磁暴监测研究有一定参考意义。     

基于残差修正的ARMA模型探测门源MS6.4地震前电离层TEC异常

为提高震前电离层总电子含量(TEC)异常探测的精度,提出利用ARMA模型对预测数据进行残差修正得到TEC参考背景值,并设定相对误差和绝对误差相互制约的限差判决门限。通过对2016-01-21青海门源M_S6.4地震进行研究,验证该方法的有效性。结果表明,震前第5天存在明显的TEC异常现象,震中及附近更大区域内会形成异常范围集中的电离层异常区域,TEC异常峰值点位于震中偏南方向;震中位置与异常区域的中心点并不重合,震中位于负异常区偏东方向、正异常区偏南方向。     

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2016-12-25智利MW7.6地震震前电离层TEC异常探测

使用IGS发布的GIM数据,利用奇异谱(singular spectrum analysis, SSA)和四分位距法(inter quartile range, IQR)对2016-12-25智利MW7.6地震进行震前电离层异常探测。 研究表明,2种方法探测到的电离层主要异常特征基本一致,在震前4 d和震前7 d分别探测到明显的正异常和负异常,电离层异常自东向西移动,峰值点出现在震中附近,且震前4 d共轭区域出现明显的电离层正异常变化。相较于IQR探测,SSA探测突出了电离层主要的异常时间段和空间异常特征,但幅度和范围偏小,两者互为补充,可以探测出更加明显的地震电离层异常效应特征。由于距发震时间较短,在排除外界环境干扰因素后,认为此次电离层异常可能由智利地震引起。
     

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