岩石受压破裂的ULF和LF电磁前兆信号

实验观测到了4类岩性、18块样品在单轴压力下直至破裂发生全过程中的ULF和LF电磁前兆信号。这些不同频率的信号是零散出现的，其形态为一组组脉冲，宽度为4ms～16ms，幅度为0．1mV～1．4mV。实验发现具同一谐振频率的天线收到的信号频次与其相对于裂缝的位置和方位有关。结果还表明，电磁前兆信号的频度与岩样强度有关，抗压强度高的岩样电磁前兆信号多。微破裂可能产生了偶电层，在破裂过程中向外辐射，产生了LF频段的磁信号，ULF磁信号则主要由压磁效应产生。     

一种可能的地震ULF电磁发射现象<

通过对发生在北京附近的两次地震之前，在几个台站上观测到的ULF电磁发射异常分析，并与亚美尼亚等地震前观测到的ULF电磁发射信号的横向比较，提出了一种可能与地震有关的电磁发射现象．它的主要特征是:① 异常扰动在地震前若干天内间歇性地出现，频率明显地高于ULF频段的暴间磁扰和地磁脉动的频率，至少不低于1 Hz；② 同一地震同一观测点的同类仪器，包括观测磁场分量的和电场分量的仪器都同时观测到了类似的异常信号；③ 同一地震距震中较近的台站与较远的台站相比，出现异常的时间较早，频率也较高；④ 异常信号的大小可能与地震的大小有关．较强的地震发射的电磁信号较强，并且信号强度在不同频率范围内的分配可能不同；⑤ 在地震之前能够观测到ULF电磁异常发射的地震似乎有一个震级阈值，如果较小的地震也有电磁发射的话，现有仪器的灵敏度可能还观测不到．      

天宫一号大气质谱信号与地磁M15秒数据能量谱对比分析

利用Matlab软件采用小波变化分别对空间大气质谱信号和地面地磁秒数据进行能量谱分析。空间数据来自"天宫一号"航天器所采集到的大气质谱信号,地面地磁数据采用乌鲁木齐基准地震台自动化地磁台站系统FHDZ-M15采集的秒数据资料。在同一次中小地磁扰动时段,分析相同频率下空间粒子信号和M15秒数据的能量。通过对比分析可知:在磁扰日时段,空间大气质谱信号的能量谱幅值达到最大且能量最为集中,地面地磁M15各要素的能量谱幅值或达到最大值或变化幅度较大;在平静日时段,空间大气质谱信号能量与地磁M15秒数据各要素的能量均相对较低。实验表明:在同一中小磁扰时段下相同频率下,空间大气质谱信号的能量变化与地磁M15秒数据的能量变化具有正相关特性。     

地震电磁辐射前兆不同步现象物理机制的实验研究

为了研究地震电磁辐射前兆信号不同步现象的物理机制,我们对岩样施加双轴压力,使岩样产生剪切破裂和摩擦滑动,以模拟地震孕震区构造断裂带的活动．在断裂缝周围放置各类频率的天线,采用自动快速连续观测系统,记录各类岩样在剪切破裂和滑动摩擦过程中不同方位、不同频率的电磁辐射和声发射信号． 实验结果表明: ① 岩样在双轴压力作用下发生剪切破裂和滑动摩擦过程中出现大量的电磁信号,信号的频率从几百赫兹~几千赫兹;② 不同方位、不同频率的天线接收的信号到时不同步、信号幅度也有差异,位于裂缝处的天线接收的信号最大;③ 电信号和磁信号不同步出现,其中电信号出现的频率次数多,而且幅度大． 笔者认为,产生电信号（E）和磁信号（M）的机理不同．岩样内部的电信号是由于岩石晶体的压电效应和破裂的新生表面的净电荷产生的,而磁信号是岩石带电碎片的高速运动和岩石破裂时向外发射电子激励周围空气电离产生．分析几次中强地震的电磁前兆信号,也存在电和磁信号的不同步现象,而且电信号早于磁信号．如果同一个台站同时观测电场（地下）和磁场（大气）,能有效提高地震预报的效能．      

中国(大陆地区)中低纬度台站磁暴的初步统计分析

本文利用中国境內(大陆地区)7个地磁台1979年—1982年的磁暴资料进行了初步统计分析,结果表明:这些中低纬度台站在太阳活动峰年期间所观测到的磁暴,急始型磁暴的出现频次比缓始型磁暴的高,△H为100—200γ幅度的磁暴最多。磁暴的周日时间发生的频次,出现率是在午夜到凌晨时段稍高于其它时间。磁暴发生的频次具有季节的变化。各台磁暴的变幅随着磁纬度的不同而有所差异。     

与地壳活动有关的ULF地磁变化：RIKEN-NASDA项目概要和最新结果

尽管地震短临预报极其重要，并且经过了人们多年的努力，但它仍是目前未能解决的问题。近年来，与地震相关的电磁现象被认为是解决地震短临预报的有效途径之一。现在已经积累了大量的地震电磁前兆信号的震例，这些信号分布在很宽的频带范围(DC-VHF)内，其中ULF地磁变化是最有希望的地磁前兆之一。通过监测ULF地磁变化，有望实现地震短临预报。本文将阐述从ULF电磁信号中提取震磁异常变化的方法。     

中纬电离层f_0F_2的暴时变化

用近５０个中纬（磁纬在±２０°-５０°之间）电离层垂测站的ｆ０Ｆ２资料,分析与磁暴相伴的电离层暴事例表明：地磁Ｄｓｔ指数与中纬电离层ｆ０Ｆ２暴时变化Ｄｓ（ｆ０Ｆ２　）有大致相似的发展趋势。但用时序叠加法求得的强度不同、发展过程和持续时间不同的多次电离层暴ｆ０Ｆ２变化的平均值,其物理意义是很不明确的。暴时ｆ０Ｆ２变化的地方时分布Ｄｓ（ｆ０Ｆ２）中,一般说以全日周期扰动幅度（Ａ１）为最强,但电离层负暴峰值后常出现半日周期扰动（Ａ２）的增强,且有时Ａ２＞Ａ１．Ａ１的涨落趋势与Ｄｓｔ（ｆ０Ｆ２）相似,但特强磁暴时,Ａ１值有可能反而变小．以Ａ１ｓｉｎ（ω　ｔ＋　１）表示的全日周期扰动中,初位相１值随暴时的发展而变小表明,扰动分布形态是基本上随地球一起转动的。     

廊坊、富克地磁台观测数据分析

通过将廊坊、富克地磁台站数据与国内地磁台站十三陵、三亚台以及国际标准地磁台站MMB台的观测数据对比分析,发现各地磁台站数据变化幅度相近、相关性高,对地磁暴有明显响应,且磁暴期间各时段扰动幅度相近。同时,以高质量地磁数据为基础,采用快速傅里叶变换,对廊坊与富克地磁台站的地磁观测数据开展地磁脉动提取,研究发现,两个台站在地磁暴期间均能观测到明显的Pi1、Pi2、Pc5地磁脉动,且Pc5的持续时间、平均强度、变化幅度和Pi1的持续时间、变化幅度及Pi2的变化幅度均有明显增加,为今后开展地磁脉动与高能电子增强事件相关性研究奠定了基础。     

不同类型磁暴和中低纬电离层暴的关系

分析了快速强主相和延迟弱主相磁暴期间中低纬电离层大尺度扰动形态．结果表明，对于这两种不同类型的磁暴，电离层负相扰动区的影响范围和形态也有差异．强主相磁暴情况下的负相区渗透到较低纬度，影响范围大；而弱主相施暴，负相限于纬度较高地区，影响范围较小．负相的开始和结束时间与磁暴主相延迟时间有着很好的对应．对于主相快速发展的磁暴，负相扰动的出现较快．而当磁暴主相长时间延迟时，电离层中也相应地出现负相长时间延迟．结果反映了按Ｋｐ指数对磁暴类型的分类对中低纬电离层暴的扰动形态分析也有着重要意义．     

DEMETER卫星观测的ULF电场波形干扰分析

分析由法国DEMETER卫星观测的ULF电场波形数据,发现两种典型干扰:由标定信号引起的脉冲式周期干扰及详查期间噪声水平增加。结果表明:1周期干扰特征表现为:在固定工作模式期间,干扰以约4 min周期出现;在详查和巡查模式开始时刻,干扰出现。结合VLF频段功率谱,可确认此干扰由625 Hz标定信号引起;2在详查模式期间噪声增加,获取ULF频段功率谱发现,此干扰并非来自单个频点或频段信号,对空间真实的ULF扰动分析影响不大。认识ULF电场波形数据的典型干扰特征,可为后续ULF电场扰动研究提供参考,为我国电磁监测试验卫星同类数据干扰分析提供借鉴。     

台湾的地震电磁观测

尽管短临地震预测非常重要,而且已经经过多年的研究,但仍然不能说是成功的。近期有许多关于地震的地磁前兆的文献报道。其中,ULF电磁现象和电离层扰动现象被认为是观测地壳活动的最有前景的方法之一。在台湾的东海岸,中／大地震出现的频率非常高,几乎是日本的10倍。因此,在台湾安装了地磁仪和电极来测量ULF地磁场和地电势差,以评价以前获得的研究结果,并试图阐明与大地震相关的ULF电磁现象的物理机制。同样,为了阐明大地震之前出现的电离层扰动现象的可能机制,还开始了监测大气电场的变化。本文中将会陈述台湾的地震电磁现象观测的策略及最初始的成果。     

高邮4.9级地震前滁州地震台电磁扰动异常分析

采用超限率方法,分析滁州地震台2011-2013年电磁扰动数据,结果发现,2012年7月20日江苏高邮M4.9地震前,电磁扰动脉冲超限频次和超限幅度均出现明显增强;进一步分析该台电磁扰动子夜时段(00:00-04:00)的脉冲变化,结果显示,子夜时段的电磁扰动脉冲在震前明显增强.分析认为,2012年滁州地震台电磁扰动脉冲增强变化与高邮M4.9地震具有明显的相关性.     

大尺度电离层行扰的GPS观测

利用日本境内的高空间分辨率的双频GPS台站资料,观测研究了发生于2000年7月中旬太阳强活动期间的一次大尺度电离层行扰. 结果表明:在7月15日11:00UT-1:00UT期间观测区域的电离层中出现了大尺度电离层行扰. 在15:00UT之前,扰动周期为2h左右,在15:00UT以后,扰动周期为1h左右;总电子含量扰动幅度的变化范围约为1-2TECU;通过对15:00-17:00UT之间总电子含量扰动曲线同相位点的分析,发现这期间的电离层行扰的扰动速度约为600-700m/s,扰动波长在2200km左右,扰动传播的方向几乎沿着经线从高纬向低纬传播. 该行扰与此次强太阳活动有直接的关系,因其发生在7月15日的磁暴急始之前数小时,因此与磁暴本身没有因果关系,应与磁暴之前先期到达地球空间的高能质子流有关.     

磁暴期间几种主要磁扰成分的演化特征

本文利用中国地磁子午链台站的资料,对1997～1999年期间发生的25次磁暴,用自然正交分量法（NOC）、相关分析和傅里叶分析三种方法,分3个步骤依次分离出依赖于世界时（UT）的暴时变化（Dst）、依赖于地方时（LT）的太阳静日变化（Sq）和太阳扰日变化（SD）.对各种变化时空特征的分析表明：①Dst变化清楚地反映出赤道对称环电流磁扰的空间分布和时间演化特征;②满洲里、北京十三陵和琼中台Sq幅度在多数磁暴主相期间出现极大和极小值,反映了Sq焦点在纬度方向上的移动所产生的地磁效应;③SD变化在主相期间最强,在恢复相期间逐渐减弱;④相关分析和傅里叶分析提供了一种能有效提取Sq和SD变化的方法.     

NO冷却率在连续磁暴中对热层密度的影响

基于CHAMP卫星加速度计数据,对2002年4月和2004年11月两个连续磁暴事件期间400 km高度热层大气密度时空变化特征进行了分析,结果表明,地磁扰动相近的连续磁暴发生时,热层密度对第一个磁暴的响应幅度明显大于后续磁暴;磁暴间歇期有时会出现密度低值;磁暴恢复相,热层密度先于ap指数快速恢复至暴前水平,甚至更低;热层大气经验模式NRLMSISE00的预测结果中没有包含这些现象.利用TIMED卫星SABER辐射计数据进一步分析同时段100~155 km高度NO冷却率的变化特点,NO冷却率在暴时的增大滞后热层密度2~6 h;磁暴恢复相,NO冷却率保持在较高水平,弛豫时间远大于热层密度.暴时增强的NO冷却率及其缓慢的恢复是导致热层密度响应幅度变小的原因,间歇期是否出现热层密度异常低值也与NO冷却率的增幅有关.     

五指山台洞体形变观测资料对热带气旋的响应特征研究

通过对五指山台形变观测资料产生影响的热带气旋信息统计及数据分析发现:该台的倾斜类仪器的热带气旋响应水平明显高于应变类仪器,特别是VP垂直摆的响应能力最强,SSY伸缩仪的风扰响应水平最弱;不同气旋引起的震颤波扰动信号的形态、振幅、频率、扰动强度不同;同一气旋对倾斜类仪器VP垂直摆北南向响应幅度最大,最大扰动强度幅度量级为20×10?3″/ms左右,持续时间与气旋的生命周期有关。      

安徽阜阳4.3级地震前电磁扰动异常分析

本文采用超限率方法分析了淮南台2013~2015年电磁扰动数据,结果发现2015年3月14日安徽阜阳4.3级地震前40天左右电磁扰动脉冲超限频次和超限幅度均出现明显的增强,异常持续10天;进一步分析了该台异常时段电磁扰动的脉冲的时间分布及日变化,认为2015年淮南台电磁扰动脉冲增强变化与阜阳4.3级地震具有明显的相关性。     

不同地磁扰动事件期间全球电离层的扰动形态分析

利用全球电离层台站提供的观测数据，分析 了5次不 同类型磁暴事件期间全球电离层F2层f0F2和hmF2的扰动变化. 主要结果 表明：对于延迟型主相磁暴S（C）和S（E），中高纬电离层首先会出现明显的正相扰动，随 后是明显延迟的负相扰动，负相扰动覆盖范围广，甚至扩展到低纬区, 且持续时间很长, 恢 复及其缓慢，其中S（C）型的扰动更为明显; 对于非延迟型主相磁暴S（A）、S（B）和 S（D ），高纬电离层正相扰动持续时间较短甚至不出现，中高纬电离层负相扰动的出现、发展和 恢复也相对较快; 磁暴主相强度的大小会对电离层负相扰动的强度、发展和持续时间产生一 定的影响; 高纬电离层扰动在非延迟型主相磁暴恢复相期间会出现明显的地方时效应，地方 时效应随纬度的降低而增强，并且会明显影响到中低纬电离层的扰动；电离层扰动从高纬到 低纬的变化趋势为：f0F2的扰动由负相向正相转化，hmF2的增加由全天出现趋向于只存在于夜间，反映了不同扰动物理机制的作用.     

不同高度和不同地磁扰动期间热层大气密度模式值与探测值的显著差异

热层大气密度是空间大气环境的重要参数,经过多年的研究已开发了多种大气模式,但其误差普遍较大,尤其在磁暴期间偏差值甚至超过100%.本文利用中国星载大气密度探测器和CHAMP卫星加速度计在轨获得的连续探测数据,针对近10年(2003—2014)中多次强磁暴事件和多次中等强度扰动事件,即2003年11月、2004年7月和2005年8~9月多次强磁暴事件(Kp值均达到9),2006年4月、2012年4月的两次中等强度磁暴事件(Kp值分别达到7和6),分析和比对不同强度磁扰事件期间不同高度全球大气密度就位探测值与模式值(NRLMSISE00)之间的差别.在2005年8月24日强磁扰事件中,560 km高度中国卫星就位探测值上涨幅度约2~3倍,扰动区中的增变比高达5.7倍,375 km高度CHAMP卫星就位探测值上涨幅度约0.8倍,扰动区中增变比达4.0倍,期间大气密度模式值不仅没有出现明显的涨落,更没有出现强烈的区域扰动;在2003年11月和2004年7月的强磁扰事件中,CHAMP卫星就位探测值均有显著涨变和强烈扰动变化,而模式值无明显扰动变化;在中等强度磁扰事件中,高度560 km附近就位探测值在北、南半球高纬地区显著上涨,远高于模式值,高度350 km附近就位探测值在地球阴影区域显著上涨,上涨幅度也大于模式值.分析结果表明现有大气模式对地磁扰动(尤其是强磁暴事件)期间全球热层大气密度的响应并不明显,需要进一步改善.     

地球近地空间非震电磁扰动

在地球近地空间卫星观测到的来自空间的电磁波动包括:电磁离子回旋波,哨声,嘶声,合声,地磁脉动.其中电磁离子回旋波、等离子体层嘶声和合声都在平静时期可以观测到,但在磁暴、亚暴期间会显著增强.来自地面的电磁扰动有人工产生的,也有自然产生的.人工产生的电磁扰动主要有地面甚低频发射机发射的VLF电磁波和地面电力线路感应的谐频电磁波.自然产生的电磁干扰主要有闪电(雷暴).除了上述自然和人工产生的电磁波动外,卫星本身工作时也可产生频率在0～200 Hz范围内的电磁扰动.