震前电离层TEC异常探测新方法

本文提出一种利用时间序列法(ARIMA模型)进行震前电离层异常探测的新方法.首先,对比分析了该方法与传统探测方法(四分位距法、滑动时窗法)预测TEC背景值的精度.结果表明,时间序列法预测背景值的精度要明显高于传统方法,且预报背景值的平均偏差要比传统方法小2倍左右,说明传统探测方法预测的背景值具有较大系统偏差.为更准确地探测震前电离层扰动,除了得到准确的参考背景值,还需得到更加合理的探测限值,由此本文提出一种更为合理的限差确定策略.最后,以2012年1月10日苏门答腊岛7.2级地震为例,利用该方法分析了其震前电离层的异常扰动情况,并验证了该方法的有效性,实验结果表明:在震前第13天、第8~9天、第1~2天和地震当天电离层均会发生较为明显的异常.而且,其正异常(观测值高于正常值)一般发生在震中以北,距发震时间相对较远;负异常(观测值低于正常值)则在震中各方向均会出现,且距发震时间较近.同时,通过对异常结果分时段统计,发现在发震时刻前,距发震时刻越近的时段发生异常的频率越高,此规律将会对未来更为准确的预报发震时段提供重要参考.     

Prophet时序预测模型在电离层TEC异常探测中的应用

提出一种基于Facebook 开源的Prophet预测模型进行电离层TEC异常识别的新方法。 首先, 对比分析了该方法与传统时间序列预测方法(ARIMA模型等)预测电离层TEC建模背景值的精度, 以及与经典电离层TEC异常识别方法(滑动四分位法)提取前面对应一致的电离层TEC背景值的精度。 结果表明, Prophet预测模型预测建模背景值的精度要明显优于其他方法, 且预测的建模精度比ARIMA模型等方法高2.55倍左右, 比滑动四分位法高10.74倍左右。 同时, 在最佳预测建模区间时, 其精度值大小比较依次为RMSE_IQR=10.5841>RMSE_ARIMA=3.2780>RMSE_Prophet=0.8469, 说明传统探测法预测建模背景值时具有较大的不足。 随后, 以2017年8月8日九寨沟7.0级地震为例, 利用该方法分析了电离层TEC异常扰动情况, 并对比验证了该方法的有效性和准确性。 实验结果表明: 在震前第10 d和第2 d电离层TEC发生较为明显的负异常, 第7 d电离层TEC发生较为明显的正异常。 对比实验表明, Prophet预测模型的有效性和准确性明显优于滑动四分位法。     

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。     

四川及周边地区TEC异常与印度尼西亚地震关联性研究

使用中国地壳运动观测网络和美国喷气动力实验室的GPS TEC数据,通过滑动四分位法,对2019年8月2日印度尼西亚苏门答腊岛南部海域6.8级地震进行分析,研究印度尼西亚地震与四川及周边地区TEC异常的关联性.基于对四川及周边地区以及全球TEC的监测,我们发现在2019年7月25日(震前一周),印度尼西亚地震震源区及其北半球的磁共轭区域曾发生不同程度的TEC异常扰动现象.结合2011-2019年四川及周边地区GPS TEC数据与印尼6.0级以上地震目录统计分析发现,大部分印尼6.0级以上地震会在四川及周边地区出现TEC异常扰动现象.在时间上,异常集中在震前10 d至震后4 d的范围内,主要发生在地方时6:00-11:00,在7:00(LT)和10:00(LT)两个时刻形成两个峰值,而在夜间出现相关的异常最少;在空间上,在四川地区存在TEC异常的印尼强震集中在印尼西侧,印尼西侧与四川地区TEC异常表现出良好的关联性,且TEC异常扰动现象面积约为32×104 km2,异常面积巨大,易于监测.研究结果表明,四川及周边地区TEC异常与印尼6.0级以上强震具有很好的时空关联性,结合全球TEC异常分布可以对印尼地区地震监测发挥重要作用.     

2011年3月24日缅甸地震期间电离层TEC异常分析

基于IGS提供的2011年3月全球TEC数据,利用滑动时窗进行异常识别的方法,分析电离层赤道异常区TEC在缅甸地震期间的异常情况。结果表明：在震前10 d内,地震上空电离层TEC出现了明显的异常扰动,电离层异常北驼峰在16日至18日期间出现了明显的较大区域负异常现象,且在18日时北驼峰明显向磁赤道漂移,负异常在19日时基本消失;而在地震发生的当天和震后一天出现了小范围的正异常,随后正异常消失。在地震期间地磁活动水平总体都相当平静,且太阳处于一个相对较稳定的中低活动水平,电离层出现的异常很可能与此次缅甸地震有关。     

玉树M_S7.1地震前电离层异常扰动分析

本文基于美国JPL实验室提供的全球电离层GPS TEC(GIM)数据和COSMIC掩星探测电子密度剖面,利用滑动四分位异常检测方法,综合分析了2010年4月13日青海玉树MS7.1地震前后15天内电离层异常的时空变化情况。研究结果表明,震前11天电离层TEC开始出现扰动异常,4月13日出现了明显的TEC增强现象,且峰值电子密度也存在相似的变化趋势,综合考虑空间活动水平等因素,认为这些异常很可能与玉树地震有关。     

2012年4月11日苏门答腊Ms8.6地震前电离层TEC异常变化

基于IGS提供的GPS TEC资料和中国地壳运动观测网络提供的GPS数据解算的单站VTEC数据,采用统计分析处理方法,对2012年4月11日苏门答腊北部Ms8.6地震震前电离层TEC资料进行处理分析,结果表明:在震前5-6天以及地震当天,震中上空附近出现显著的电离层TEC异常扰动,异常形态有正有负,表现为先异常减小后异常增大最后变小,异常增大主要发生在下午至黄昏时段,即12:00-16:00 LT,持续时间约4小时.排除太阳活动和地磁扰动的影响后,4月5日出现的电离层TEC异常增大及呈现出共轭结构以及地震当天出现的异常扰动,可能与此次地震有关.     

基于GPS探测汶川地震电离层TEC的异常

利用球谐模型和中国地壳运动观测网络及IGS（International GNSS Service）基准站的GPS观测数据,分别计算了中国区域及全球电离层电子总含量（Total Electron Content,TEC）,采用了不同的统计分析方法,对汶川震中上空及邻近区域的TEC进行检查.结果发现：震前后一个星期,孕震区上空连续出现电离层异常扰动,其异常形态具有共轭结构,且呈现向磁赤道漂移趋势.     

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。     

2016年缅甸M7.2地震前中国区域电离层TEC扰动的时空分布

基于GPS TEC数据, 以2016年4月13日发生在缅甸的M7.2地震为例, 通过限定上、 下阈值的扰动提取方法分析了地震电离层效应在中国区域的时空分布。 结果显示, 该地震前2~4天, 中国区域的TEC扰动为地震电离层前兆; 其中4月11日(震前2天)电离层扰动受地震的影响最大, 扰动范围可达2816 km; 同时还发现4月11日异常最明显的区域在震中偏北方向(中国南部), 单独提取该区域经度链上的JPL TEC数据, 发现异常区域内北驼峰北移的现象, 并用静电场理论对异常区域向北偏移的物理机制做了分析解释。     

2019年长宁MS6.0地震邻区分钟采样地电场分析

2019年6月17日四川宜宾市长宁县发生M_S6.0地震, 分析震中周边600 km内7个地电场台站观测分钟值数据, 获知震前2个月左右红格等6个台站地电场均存在不同方位之间、 同方位长短极距之间的相关系数持续降低, 6月17日这些相关系数基本降至最低, 反映出这6个场地的地电场在此次地震前后发生了非均匀变化; 同时, 这6个台站的地电场优势方位角出现了约45°或90°跃变, 并伴有显著发散或收窄现象。分析表明长宁M_S6.0地震前后, 这6个场地的多种地电场异常现象具有局部场地效应、 时间准同步性。     

汶川8级地震前的空间电离层异常现象

基于四川汶川8级地震前震中上空DEMETER卫星记录VLF电场频谱数据,利用重访轨道分析了固定纬度点记录的VLF电场信号的背景频谱变化,发现每年的1～6月各频谱变化比较稳定,人工源VLF信号与其他频谱值的幅度相比也清晰可辨,但7～10月扰动比较剧烈,存在整体抬升上升或者快速下降现象,而且人工源VLF信号比较模糊,难以识别.     

2019年6月17日四川长宁6.0级地震序列活动特征

2019年6月17日,四川长宁发生6.0级地震。在地震发生后四个月内,震源区地震活动呈现出频度高、强度大、衰减慢的特点。在此次震群的发展演化过程中,跟踪研究其余震序列活动特征,包括描述序列发展过程中大小地震比例关系及应力变化的b值,对于监视和分析地震危险性具有重要意义。本文在对地震序列进行精确重定位的基础上,利用长宁地震前后研究区的地震目录,计算了当地b值时空分布。b值空间分布表明,在长宁M6.0地震前震源附近b值明显低于周围;长宁M6.0地震后,序列b值从东南向西北开始回升,之后分布较为平均。b值时间过程表明,在地震后,b值在短时间内降低到极低的水平,然后开始回升;这期间b值出现多次震荡,强余震多发生在b值下降过程中。截至8月31日,震源区的地震活动仍然非常活跃。     

2019年6月17日四川长宁M6.0地震的快速测定与数据产品产出

2019年6月17日22时55分(北京时间),四川宜宾市长宁县发生了M6.0地震。中国地震台网中心用时10min发布正式速报结果,并开展余震监测和统计。同时,中国地震台网中心联合各有关单位,对台网数据进行分析处理,产出10类19种数据产品。产品结果显示:四川长宁M6.0地震极震区烈度达Ⅶ度,为一次逆冲型为主的事件,余震呈NWW向展布。据主震和余震分布方向,由区域地震构造图可初步推测,发震断层为NW向隐伏断层。     

2019年6月17日长宁MS6.0地震前后地壳振动异常分析

宽频带地震仪可以连续不断地记录地面振动信号,进而探索地壳振动的变化与地震前兆之间的物理关联性.选取2019年6月17日四川长宁Ms6.0地震前后的震中500km范围内15个宽频带地震仪的连续波形数据,通过傅里叶变换计算分析地震前后的地壳振动低频信号(8×10-5～2×10-4Hz)的振幅谱变化,并对低频信号源进行定位,...     

2019年长宁6.0级与夏河5.7级地震前的地磁日变化异常

运用地磁低点位移、地磁加卸载响应比和地磁逐日比三种地磁日变化异常分析方法,分析了2019年6月17日长宁6.0级和10月28日夏河5.7级地震前的地磁前兆异常现象.研究发现,两次地震前三种方法分析的结果均出现了异常,两次地震均发生在异常集中交汇区域.综合分析表明,应用地磁低点位移、加卸载响应比和逐日比预测区叠加法可以提高震中位置预测的准确度.     

2019年6月17日长宁MS6.0地震前后b值时空变化分析

选取2014年1月至2019年8月宜宾地区(28.0°N~28.5°N, 104.6°E~105.1°E)记录的地震资料, 利用最大似然法估算b值, 得到了宜宾地区b值的时空变化特征。结果显示: ① 2019年长宁M_S6.0地震前5个月, b值出现加速下降变化, 震后快速回升。这一现象很可能反映了地震孕育中的应力积累集中到地震发生后的应力释放过程。② 长宁地震前震中区及附近地区一直存在低b值异常(≤0.85), 震前5个月, 震中附近出现了b值下降, 尤其是长宁地震西偏北方向出现了b值显著下降, 后续珙县发生的3次M_S5地震正位于该异常区及边缘。③ b值空间低值异常可用于判定未来中强地震发生的危险区域, 而b值的下降可用于判定强余震的可能发生地点。④ 分析地震危险性时, 更应关注低b值背景下的b值下降, 即高应力集中区域的地震危险性增强。     

2019年四川长宁MS6.0地震序列S波分裂变化特征

本文采用质点运动判别与偏振分析相结合的方法对2019年四川长宁MS6.0地震震源区10个台站于2013年4月25日至2019年7月31日记录到的波形数据进行S波分裂参数测定,其中9个台站获取4条以上有效S波分裂参数.结果表明,震源区各台站的S波分裂参数不仅在空间上存在分区特征,还会随时间发生改变.快波偏振方向在空间上的...     

2019年6月17日四川长宁MS6.0地震早期序列参数分析及强余震概率预测

2019年6月17日四川长宁发生M_S6.0地震, 之后发生了一系列的强余震, 为更好地分析此次地震的序列特征以及强余震的可预测属性, 采用国际上对复杂序列拟合相对较好的“传染型余震序列”(ETAS)模型以及基于Reseanberg-Jones(R-J)模型发展的Omi-R-J模型, 通过连续滑动、 拟合和余震发生率预测, 对地震序列的模型参数稳定性、 预测结果进行了比较研究, 并利用N-test、 T-test检验方法对预测结果进行了效能评估。 结果表明, 相比于其他中强震序列参数, 此次长宁M_S6.0地震序列参数中反映激发能力的αETAS较其他序列明显偏小, 而反映衰减能力的pORJ值和应力累积水平的bORJ值相对较小, 与此次余震序列丰富、 持续时间相对较长相吻合; ETAS和Omi-R-J模型对于复杂序列在[3.0, 3.5, 4.0]三个震级档的强余震仍具有一定的预测能力; 总体的“每个地震的信息增益”(IGPE)计算结果显示, ETAS模型略优于Omi-R-J模型, 前者或更适合复杂地震序列的余震预测。     

汶川大地震前后电离层电子含量的扰动分析

为了分析地震前后电离层电子含量的变化,本文选取四川汶川发生8.0级地震前后10天电离层中的电子含量作为研究对象,使用IGS网站提供的VTEC数据,采取统计学分析方法,结合太阳和地磁活动信息,对此次地震前后电离层VTEC资料进行了详细的统计分析和讨论,数据分析结果表明大地震前电离层电子含量会出现明显扰动,电离层中电子含量的异常变化有可能是地震发生的前兆信息.