利用改进型图像信息方法研究汶川8.0级地震震前电离层扰动异常特征

利用改进型图像信息方法(Modified Pattern Informatics Method,简称“MPI”)基于DEMETER卫星观测的电子浓度(Ne)、电子温度(Te)数据探索了2008年5月12日汶川Ms8.0震前出现的地震电离层电子参量异常现象,特别详细分析了汶川Ms8.0震前3个月的电子参量时空演化过程。在前人的基础上,对电离层电子浓度(Ne)、电子温度(Te)的观测数据进行了消除年变及由太阳活动等引起的长趋势变化,以期能够提取到由地震孕育与发生所引起的电离层扰动异常。结果发现,在震前一个月左右电子浓度(Ne)、电子温度(Te)等参量均出现了不同程度的扰动异常,震前10天左右异常减弱并趋于平静,即平静—异常出现—持续显著—异常减弱—震前平静的特点,显示了地震前存在清晰稳定的电离层扰动图像,从而对地震的发生时刻具有一定的短临指示意义。     

改进型图像信息方法提取地震电离层扰动异常研究进展

首先总结了国内外利用法国DEMETER卫星观测数据识别和提取地震电离层中主要参量扰动异常的常规研究方法,介绍了图像信息方法(pattern informatics method, 简称PI方法)研究地震活动性异常及其应用于中长期地震危险性预测的研究进展和成果. 然后主要介绍了改进型图像信息方法（modified pattern informatics method,简称MPI方法）在提取电磁卫星数据资料中的进展应用．该方法的震例研究结果显示,地震电离层中电子浓度（Ne）、电子温度（Te）异常出现的时间一般在震前一个月左右,相对于其它方法提取到的异常在震前几小时至数天内,这一突出特点将使得MPI方法在短临地震预报中更具有可操作性．然而,该方法能否作为提取地震电离层异常扰动的实用数据处理方法并应用于地震短临预测中,尚需要进一步深入研究．最后本文提出了将MPI方法应用于提取地震电离层异常信息需要进一步解决的几个问题．      

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.     

汶川8.0级地震前定点形变异常特征

对汶川8.0级地震震中周围800 km范围内近50个定点形变台站资料作小波变换处理,发现从震前3个月开始,30个台站资料处理结果显示有异常出现.距震中200 km以内的台站,其异常信息主要集中在小波分解的细节部分第6层;距震中200-550 km范围内的台站,其异常主要集中在第7层或第8层;距震中550-650 km范围内的台站,其异常主要集中在第8层或第9层.表明异常信息的频率随着各台站距离震中的远近呈现由低到高的特征.     

汶川8.0级地震前发震断裂带地震活动特征研究

设定两个不同研究区域,分别就汶川8.0级地震前地震活动特征进行研究,得出以下结论：①至少在2008年5月11日之前的38年时间中,龙门山断裂带中段出现M5.0以上地震空段,汶川巨大地震就发生在这一空段;②第一研究区域强震释放能量出现阶段性梯次减少现象;③至2008年初,估算出第一研究区域地应力积累量已达5.0136×1016J,相当于一次M7.9强震所能释放的能量;④第二研究区域中小地震在龙门山断裂带中段的南端形成了几乎垂直相交的两条地震带,小震活动明显增多.     

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...     

汶川地震同震电离层扰动研究

利用中国大陆陆态观测网(CMONOC)的下关、 昆明和庐州GPS台站, 对汶川地震引起的同震电离层扰动(CID)进行研究。 通过对GPS原始观测数据进行处理证实汶川地震存在5个明显的同震电离层扰动(CID)现象。 根据GPS TEC时间序列和走时, 得到在电离层高度CID的水平传播速度为1.1 km/s, 属于震中区地表抬升引起的声波在电离层中传播速度; 同时, 也得到次一级CID传播速度接近0.7 km/s, 认为可能是重力波。 在此基础上, 利用射线追踪模型寻找震中位置发现, 当CID水平传播速度为1000 m/s时, 发震时刻对应的标准偏差能达到最小值19.55 s, 相应的CID起源位置是30.8°N, 103.15°E, 距离实际震中西南方向33.6 km。     

汶川8.0级大地震前电磁扰动异常变化特征初步研究

利用电磁波扰动理论,研究汶川5·12大地震前,金河、剑阁、二砂3个台站的电磁波异常变化特征。结果表明:①震前3个台站均出现电磁扰动异常,以金河、剑阁地震台显著;②电磁扰动前兆异常在时间进程上有明显的阶段性变化;③随距震中距半径的增大,电磁扰动值逐步衰减。     

汶川8.0级地震前定点形变异常特征di

对汶川8.0级地震震中周围800km范围内近50个定点形变台站资料作小波变换处理,发现从震前3个月开始,30个台站资料处理结果显示有异常出现．距震中200km以内的台站,其异常信息主要集中在小波分解的细节部分第6层;距震中200——550km范围内的台站,其异常主要集中在第7层或第8层;距震中550——650km范围内的台站,其异常主要集中在第8层或第9层．表明异常信息的频率随着各台站距离震中的远近呈现由低到高的特征．     

汶川8.0级地震前邻区远程动态触发小震活动异常特征研究

基于龙门山断裂带及邻区2000—2008年的小震目录资料,采用全球7级以上地震活动影响“叠加”的思路,系统分析震前邻区小震受远程动态触发的异常活动特征。结果表明：汶川8.0级地震前,龙门山断裂带及邻区的小震活动明显受全球7级地震活动的影响,震前1年左右龙门山断裂带及邻区小震活动受远震动态触发活动的异常特征显著。并采用随机检验方法和改变统计参数对计算结果的可靠性进行验证。该方法能够有效地突出震前发震断层上远程动态触发小震的异常活动特征,对区域强震危险性评估具有一定的参考意义。     

2008年汶川MS8.0与2010年玉树 MS7.1地震前电磁现象研究

应用全局小波能谱法对2008年四川汶川M_S8.0地震、 2010年青海玉树M_S7.1地震前地电、 地磁场变化情况进行了分析研究. 结果表明: ① 在汶川地震震中周围的台站观测到震前地电、 地磁场全局小波能谱值增大的现象; ② 青藏高原东北缘的代乾等3个地电、 地磁台站在玉树地震前均发生显著的小波能谱增大的现象, 震后恢复; ③ 对于上述两次大震周边地区的不同台站的不同测道, 在震前多次出现谱值时间上同步增大或减少的现象; ④ 距玉树地震震中距离相同的山丹和古丰地电场台站, 北南、 北西测向长极距在地震前后能谱值的变化几乎一致. 基于上述分析, 初步研究认为震源孕育激发的电磁辐射是造成震前电磁异常现象的主要原因.      

于田M_s7.3地震震前重力扰动信号研究

2008年3月21日和2014年2月12日,新疆和田地区于田县先后发生两次M_s7.3地震.为分析两次地震前是否存在重力短临异常信号,应用Tsoft软件对原始数据进行理论固体潮改正和气压改正,并基于小波分解去除其低频趋势,有效提取了两次地震前国家连续重力观测网多台g-Phone重力仪的高频扰动信息.结果表明两次地震前都记录到高频扰动信号.2008年地震前牡丹江、沈阳台和漳州台三个台站记录到的高频扰动信号,主频分布在0.2~0.4 Hz.2014年地震前8个台站记录到两组不同频段的扰动信号.第一组信号集中在震前6天的东北台站,第二组扰动信号出现在震前3天的东南台站.两组扰动信号振幅呈现从北到南、从东到西逐步衰减的时空分布规律·同时期的气象资料显示局部强降雨与第二组扰动异常存在良好的相关性.对高频重力信号的时频分析结果表明震前第一组扰动信号存在异常频段0·13~0.18 Hz.应用扰动源扫描算法对2014年两组扰动信号进行空间定.位,结果显示第一组信号扰动源位置与于田震中相距约1935 km,不在于田地震的孕震区内;第二组信号扰动源来自海上.2008年和2014年于田地震第二组震前扰动信号与强降雨以及海浪影响相关.2014年第一组信号与于田地震的关系仍待进一步研究.     

Ground motion attenuation of MS8.0 Wenchuan earthquake

The great M_S8.0 Wenchuan earthquake has been the most destructive earthquake since 1949 in China. The earthquake occurred no more than half a year after the establishment of the National Strong Motion Observation Network System (NSMONS) of China; what is more, the epicenter was located in the area with dense strong motion observation stations so that a large number of strong motion records of the main shock were obtained. In this paper, 501 strong motion records from 167 observation stations are utilized to establish the ground motion attenuation relations in three directions in the range of fault distance less than 600 km. The result shows the difference of seismic motion attenuation in two horizontal directions is insignificant. It is the first time that strong-motion records are used to establish the ground motion attenuation relations of the M_S8.0 earthquake in China.

     

基于COSMIC掩星数据探测汶川 MS8.0地震震前电离层异常

获取COSMIC掩星2级数据, 基于球谐函数使用最小二乘拟合法计算模型值, 为2008年5月12日汶川M_S8.0地震前电离层电子密度变化提供背景依据. 同时应用主成分分析法研究最大电子密度, 得到各主成分所占能量百分比随时间的变化. 研究结果发现, 震前在震中邻近区域出现电离层扰动增强现象, 且随高度不同存在一定差异, 主要集中在F₂层300—450 km. 主成分分析结果显示, 4月15日—29日19:00—24:00(地方时)第三主成分能量百分比显著增加. 上述结果表明, 震前电离层存在异常扰动现象. 这一研究结果有助于加强地震电离层耦合机理方面的研究.      

Characteristics of seismic activity before the MS8.0 Wenchuan earthquake

The characteristics of spatio-temporal seismicity evolution before the Wenchuan earthquake are studied. The results mainly involve in the trend abnormal features and its relation to the Wenchuan earthquake. The western Chinese mainland and its adjacent area has been in the seismically active period since 2001, while the seismic activity shows the obvious quiescence of M≥?7.0, M≥?6.0 and M?≥5.0 earthquakes in Chinese mainland. A quiescence area with M?≥7.0 has been formed in the middle of the North-South seismic zone since 1988, and the Wenchuan earthquake occurred just within this area. There are a background seismicity gap of M?≥5.0 earthquakes and a seismogenic gap of M_L?≥4.0 earthquakes in the area of Longmenshan fault zone and its vicinity prior to the Wenchuan earthquake. The seismic activity obviously strengthened and a doughnut-shape pattern of M?≥4.6 earthquakes is formed in the middle and southern part of the North-South seismic zone after the 2003 Dayao, Yunnan, earthquake. Sichuan and its vicinity in the middle of the doughnut-shape pattern show abnormal quiescence. At the same time, the seismicity of earthquake swarms is significant and shows heterogeneity in the temporal and spatial process. A swarm gap appears in the M4.6 seismically quiet area, and the Wenchuan earthquake occurred just on the margin of the gap. In addition, in the short term before the Wenchuan earthquake, the quiescence of earthquake with M_L≥?4.0 appears in Qinghai-Tibet block and a seismic belt of M_L?≥3.0 earthquakes, with NW striking and oblique with Longmenshan fault zone, is formed.     

与2008年汶川MS8.0地震有关的成都台地电场异常信号

2008年5月12日汶川M_S8.0地震前,位于震源区内的成都台2008年4月10—17日观测到非常强烈的地电场短临异常信号连续不断出现,25天后汶川大地震发生。本文基于地电场多极距原理和2007—2017年10年尺度的地电场观测资料回顾性地检查论证了可能与汶川地震有关的地电场异常前兆。研究结果显示,在与地震有关的强烈电信号中,4月10日23:00至4月11日3:40期间出现的强烈异常信号与4月11日4:00至4月16日12:00出现的40次脉冲信号并非源于同一地点,与4月17日2:00—3:00和22:00—23:00期间的异常信号也不是同源信号。这4个时段出现的大幅异常来自于不同位置的4个区域,暗示着地下的4个应力释放区。最后从机理上对该地电场异常信号进行了可能的解释,认为不同的应力积累区域可能是这些地电场异常信号的源区。由于成都台位于汶川特大地震的震源区内,故此次与地震有关的地电场异常信号可以作为汶川特大地震的孕震物理过程研究的重要参考指标。