云南地区震前舒曼谐振异常初步分析

舒曼谐振异常现象与地震活动性有较好的相关性,舒曼谐振异常现象可能与地震电离层扰动有关,是岩石层-大气层-电离层耦合的重要体现之一.本文详细介绍了云南舒曼谐振地震前兆观测台的系统结构和仪器参数,以及统计分析和震例分析的结果.永胜台观测数据显示2011年3月10日云南盈江M5.8级地震震前3天By分量出现舒曼异常,2011年1月23日临沧东部M4.0级地震震前2天By分量出现舒曼异常;通海台观测的By分量频谱分析结果显示,2011年5月22日红河州M4.2级地震当日前3阶谐振频率对应谱密度出现强烈扰动.研究表明,舒曼谐振地震前兆监测是一种可行的监测手段.     

日本Mw9.0地震前的舒曼谐振异常分析

2011年3月11日日本本州岛东海岸附近海域发生了Mw9.0地震.基于中国云南的舒曼谐振(SR)观测站的磁场观测数据,分析了与该次地震有关的SR疑似异常现象.分析表明,震前3 4天低阶谐振开始出现比较明显的幅度增强现象,以2011年3月8日(北京时间)这一天的现象最明显,南北向在7:00-10:00和12:00-15:00异常比较明显,而东西向只在12:00-15:00异常相对比较强.根据对2011年3月1-11日及对应每天前后各15天共41天的数据的联合分析,3月8日部分时间段的低阶谐振磁场差明显高于一倍甚至两倍标准差;相比而言,正常的一天内各阶磁场差要明显低于一倍标准差.最后,根据一些日本地震学者提出的SR异常机理,进一步分析了在云南观测站能观测到日本地震异常的可能性.结果表明,在永胜观测站可以观测到日本地震引起的一阶到三阶SR异常,与发现的异常主要集中在低阶的现象比较吻合.     

震前舒曼谐振异常的研究现状及讨论

舒曼谐振位于地球-电离层空腔,具有稳定的频率和强度特征尺度.震前的舒曼谐振异常是地震引发电离层异常的现象之一.本文概括了舒曼谐振的产生机理、特征参数的稳定性,并介绍了常用的测量仪器等.总结了震前舒曼谐振异常的研究进展,包括统计分析和震例分析的结果,归纳了舒曼谐振异常在频率、强度、极化等方面的特征表现,并对未来的研究方向和研究手段等进行了讨论.     

日本MW9.0地震前的舒曼谐振异常分析

2011年3月11日日本本州岛东海岸附近海域发生了M_W9.0地震. 基于中国云南的舒曼谐振(SR)观测站的磁场观测数据, 分析了与该次地震有关的SR疑似异常现象. 分析表明, 震前3—4天低阶谐振开始出现比较明显的幅度增强现象, 以2011年3月8日(北京时间)这一天的现象最明显, 南北向在7:00—10:00和12:00—15:00异常比较明显, 而东西向只在12:00—15:00异常相对比较强. 根据对2011年3月1—11日及对应每天前后各15天共41天的数据的联合分析, 3月8日部分时间段的低阶谐振磁场差明显高于一倍甚至两倍标准差; 相比而言, 正常的一天内各阶磁场差要明显低于一倍标准差. 最后, 根据一些日本地震学者提出的SR异常机理, 进一步分析了在云南观测站能观测到日本地震异常的可能性. 结果表明, 在永胜观测站可以观测到日本地震引起的一阶到三阶SR异常, 与发现的异常主要集中在低阶的现象比较吻合.      

中国大陆区域6级以上地震舒曼谐振异常特征分析

基于云南地区永胜台观测的地磁南北和东西分量,详细介绍了舒曼谐振参数的提取方法以及应用于震例的分析方法。采用4个洛仑兹函数叠加形式的最小二乘拟合得到谐振频率、幅度和半宽,并得到各谐振参数的小时均值。在此基础上,利用各谐振参数前15天滑动中值作为背景值,采用四分位阈值分析地震期间出现的正负异常现象。通过对2010年舒曼谐振仪器架设以来中国大陆8次6级以上地震舒曼谐振的正负异常的分析,初步得到了舒曼谐振的异常特征。地震期间谐振幅度增强是最常见的特征,并偶尔伴随谐振频率和半宽的变化。谐振幅度增强现象并不只局限于高阶谐振。地震期间发现多个谐振参数在同一天出现异常变化。本文得到的舒曼谐振异常特征与报导过的多次震例研究结果一致。本文采用的方法可作为分析地震舒曼谐振异常的一种有效方法。     

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。     

永胜地震台钻孔应变震前异常分析

使用永胜地震台分量钻孔应变2013—2016年观测资料,对出现的异常现象进行分析,结果发现,异常的成因既有干扰因素,也有前兆因素。在云南省几次M 4.4—5.5地震发生前,永胜地震台分量钻孔应变出现较为显著的短期异常,异常特征主要表现为：震前多分量应变速率突然增大或张性与压性应变交替变化,异常结束后1—20天发震。     

云南地区震前舒曼谐振异常初步分析

There is a good correlation between anomalous Schumann resonance and seismic activities. Pre-earthquake anomalous Schumann resonance is an important manifestation of LAIC (Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling), which is probably associated with seismic ionospheric disturbance. The observation system parameters of the Yunnan Schumann resonance monitoring stations and the results of statistical and seismic cases analysis are introduced in this paper. Three days before the March 10, 2011 MS5.8 Yingjiang earthquake, anomalous Schumann resonance in the By component (E-W) was observed by Yongsheng station, and two days before the Lincang MS4.0 earthquake of January 23, 2011, anomalous Schumann resonance in the By component was detected by the same station. Spectrum analysis results on the By component observations of Tonghai station show that strong disturbances were observed in spectral density corresponding to the first three Schumann resonant frequencies on the very day of the MS4.2 Honghe earthquake of May 22, 2011. Research shows that Schumann resonance monitoring is a feasible method for seismic-electromagnetic precursors monitoring.     

2011年3月11日日本9.0级强震上海地区同震效应分析

2011年3月11日日本发生了MW9.0级地震,在这次地震中,上海地区的两个形变台站的7套观测仪器都记录到了不同程度的异常现象,应变及地倾斜出现幅度不同的震荡波,佘山台垂直摆东西分量在初动时就记录到最大波动,而佘山重力仪记录到的最大波值出现在震级更小的余震发生后。此外查山台钻孔倾斜北南分量以及佘山台垂直摆东西分量均在震后一段时间出现了与GPS记录相一致的加速倾斜。通过将上述现象进行简述分析,以期进一步深入了解上海地区的地形变响应特征。     

2022年1月8日青海门源6.9级地震前电离层异常特征分析

利用张衡一号电磁卫星朗缪尔探针观测的原位电子密度数据和等离子体分析仪观测的原位氧离子密度数据,针对2022年1月8日青海门源M_S6.9地震,分析震前电子密度和氧离子密度异常特征,并总结以往震例。结果显示,在门源M_S6.9地震前11天出现电子密度和氧离子密度高值异常;对电离层异常进行震例统计分析,发现大多数地震前6天以内出现电离层异常,且走滑型地震和逆冲型地震震前居多,讨论异常产生的机理可能为大气声重波机制和电场机制。     

电离层舒曼共振的空间观测

通过功率谱分析和波阻抗函数计算,本文证实了Aureol-3卫星在电离层高度上(>600km)观测到的极低频(ELF)波场扰动是和舒曼共振相关的电磁振荡.与舒曼共振地面观测相比较,Aureol-3观测到的舒曼共振电场分量具有很好的谐振谱结构,峰值频率和各阶舒曼共振本征频率对应;磁场分量的高阶峰值频率偏离14, 20, 26Hz等舒曼共振本征频率;随着卫星高度的改变,电场与磁场谐振的一阶最大能量峰值并不会发生在同一频率,结合本文分析的数据,分别位于7.8Hz和10Hz;水平方向的磁场分量更接近南北方向的线极化而不是地球－电离层空腔中的椭圆极化;波阻抗随频率表现出不太规则的准正弦振荡,它会随着频率增加和飞行高度上升呈现减小的趋势.虽然舒曼共振信号和电离层密度梯度间的非线性作用可以解释舒曼共振空间观测的部分特征,但需加入其他机制,如电离层不稳定性,传播模式的耦合,进一步了解电离层高度上舒曼共振各种特征产生的原因.     

ELF propagation parameters for uniform models of the Earth–ionosphere waveguide

Uniform models for the Earth–ionosphere cavity are considered with particular attention to the physical properties of the ionosphere for the extremely low frequency (ELF) range. Two consistent features have long been recognized for the range: the presence of two distinct altitude layers of maximum energy dissipation within the lower ionosphere, and a “knee”-like change in the vertical conductivity profile representing a transition in dominance from ion-dominated to electron-dominated conductivity. A simplified two-exponential version of the Greifinger and Greifinger (1978) technique widely used in ELF work identifies two slopes in the conductivity profile and, providing accurate results in the ELF communication band (45–75 Hz), simulates too flat a frequency dependence of the quality factor within the Schumann resonance frequency range (5–40 Hz). The problem is traced to the upward migration, with frequency increasing, of the lower dissipation layer through the “knee” region resulting in a pronounced decrease of the effective scale height for conductivity. To overcome this shortcoming of the two-exponential approximation and still retain valuable model analyticity, a more general approach (but still based on the Greifinger and Greifinger formalism) is presented in the form of a “knee” model whose predictions for the modal frequencies, the wave phase velocities and the quality factors reasonably represent observations in the Schumann resonance frequency range.     

Investigation on variations of apparent stress in the region in and around the rupture volume preceding the occurrence of the 2021 Alaska MW8.2 earthquake

On July 29, 2021, a large earthquake of M_W8.2 occurred south of the Alaska Peninsula. To investigate the spatial-temporal changes of crustal stress in the earthquake-stricken area before this event, we selected 159 earthquakes of 4.7 ≤ M_W ≤ 6.9 that occurred in the epicentral region and its surroundings between January 1980 and June 2021 to study the temporal variation and spatial distribution of their apparent stress. In addition, we analyzed the correlation between seismic activities and Earth’s rotation and explored the seismogenic process of this earthquake. The crustal stress rose from January 2008 to December 2016. This period was followed by a sub-instability stage from January 2017 until the occurrence of the M_W8.2 earthquake. The average rate of apparent stress change in the first five years of the stress increase period was roughly 2.3 times that in the last four years. The lateral distribution of the apparent stress shows that the areas with apparent stress greater than 1.0 MPa exhibited an expanding trend during the seismogenic process. The maximum apparent stress was located at the earthquake epicenter during the last four years. The distribution of the apparent stress in the E-W vertical cross section revealed that an apparent stress gap formed around the hypocenter during the first five years of the stress increase period, surrounded by areas of relatively high apparent stress. After the Alaska earthquake, most parts of this gap were filled in by aftershocks. The seismic activities during the sub-instability stage exhibited a significant correlation with Earth’s rotation.     

江苏新沂台地电阻率与地震关系的研究

对江苏新沂地震台1990年至2000年的地电阻率观测资料进行了分析，研究了江苏及其邻近地区发生的中强地震。结果表明，对1993年到1997年之间发生的中强地震，江苏新沂地震台地电阻率有较好的异常对应，其对应性与地球自转加速年份、震区构造、介质构造有关，亦表明了前兆异常的复杂性、多样性。     

Geomagnetic solar flare effect on February 4 and 6，1986 at the china Antarctic Great wall Station

ＧｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｓｏｌａｒｆｌａｒｅｅｆｆｅｃｔｏｎＦｅｂｒｕａｒｙ４ａｎｄ６，１９８６ａｔｔｈｅｃｈｉｎａＡｎｔａｒｃｔｉｃＧｒｅａｔｗａｌｌＳｔａｔｉｏｎＸｉａｏ－ＰｉｎｇＺＥＮＧａｎｄＹｕｎ－ＦａｎｇＬＩＮ（曾小苹，林云芳）（Ｉｎｓｔｉｔ...     

数值模拟估算低低卫-卫跟踪观测技术反演地球重力场的空间分辨率

从两个方面模拟研究了低低卫-卫跟踪观测技术恢复地球重力场的空间分辨率. 利用重力位系数作为扰动量,积分30天的轨道,研究重力位系数变化引起低低卫-卫跟踪星间距离和速率变化,结果表明,对于地球重力场模型EGM96的前120阶,99.8%和97%的位系数扰动引起星间距离和速率变化的均方差大于1×１０-５m和１×１０-７m/s,并且星间距离观测值对地球重力场的反应更为敏感. 不考虑非保守力误差的影响,用随机误差为１×１０－５m和１×１０－６m/s的星间距离和速率变化作模拟观测量,恢复了78阶地球重力场位系数,结果表明,采用随机误差为１×１０－５m的星间距离恢复地球重力场的精度明显高于１×１０－６m/s的星间速率结果,但是如果考虑非保守力误差影响,则星间测速的优越性大大增强.     

唐山台跨断层基线破年变和趋势转折异常的数值模拟分析

唐山地震台多条短基线测线自2012年以来出现的破年变和趋势转折异常现象得不到合理解释。经核实,潜在干扰因素为观测场地附近的大型建筑施工。为定量分析建筑施工对趋势转折现象和年变消失现象的影响,本文基于多年跨断层数据,利用二维线弹性模型有限元方法,对断层运动进行模拟分析。结果显示:场地附近的大型建筑施工会造成断层水平张性运动趋势的转缓,且在时间上与观测异常现象匹配,但不会导致由张性转为压性的运动;同时,建筑施工会造成跨断层基线年变振幅减小,但不会引起年变消失。唐山台基线的短期快速变化和年变消失的异常变化具有较高的可信度,与区域构造运动和应力场改变有关。     

周至地电阻率观测环境干扰数值模拟

周至地震台NS、NE和NW向测道地电阻率观测值2012年初开始出现显著趋势减小变化,经多次现场调查落实,认为变化与近年来农民在测区大规模搭建猕猴桃架有关.针对周至地震台地电阻率连续观测存在的环境干扰问题,建立环境干扰物理模型,模拟分析环境干扰对周至地电阻率观测的影响,并分析2012年以来趋势减小的可能干扰源.结果显示：2012年新搭建的猕猴桃架会造成周至地电阻率3测道观测值的趋势减小.当干扰电阻R=10 Ω时,模拟结果与实际观测结果符合良好.     

利用常熟地震台同场地形变仪记录检测对比地球自由振荡信号

利用常熟地震台同场地观测的洞体应变仪、体应变仪、水管倾斜仪、垂直摆倾斜仪记录数据,采用小波变换与功率谱密度估计方法,检测2011年3月11日日本9.0级大地震激发的地球自由振荡信号,其中检测到47个球型基频振型（₀S₃—₀S₄₉）、15个环型基频振型（₀T₅—0T₂₅）以及部分球型谐频振型,与地球初步参考模型（PREM）理论频率值基本符合,表明检测结果较好。对比结果显示：水管倾斜仪检测球型振荡振型能力最强,垂直摆倾斜仪检测环型振荡振型能力最强;体应变仪可检测到清晰的环型基频振型,且信噪比较高;倾斜仪对自由振荡信号的检测能力优于应变仪。