电磁卫星和地震预测

地震前几周、几天、几小时甚至几分钟,电磁场的强度、相位或者谱密度等将发生异常变化,电离层的电子、离子浓度和温度等会发生异常扰动,这些现象的出现向人们发出地震即将来临的信号.这些现象不仅在地面可观测到,在卫星上也能观测到,它们在确定异常现象发生的地点和时间等方面具有各自的优势,把两种观测相结合,对异常信号进行立体监测,是实现地震预测预报的发展趋势.至今,对地面观测已经进行了大量的研究和实践,利用卫星进行观测近几年刚刚开始,但已经显示了它监测地震异常的独特能力,引起各方面的高度重视,成为各国建立立体预警系统不可缺少的组成部分.本文重点介绍利用卫星等观测空间电磁异常现象的研究结果.     

我国地震电磁卫星数据分析及应用研究进展

本文介绍了地震电磁卫星数据分析在中国地震电磁学方面的研究进展情况,其中包括卫星数据分析的整体思路的确定,以及具体在电离层正常背景分析,干扰因素影响,数据分析方法和震例研究结果.目前的应用研究表明,电离层各观测参量具有不同的季节性及区域性复杂的正常变化背景,对提取地震异常增加了很多困难.而震例研究反映震前确实存在一定程度的电离层异常,空间电磁异常信息具有短临性和区域性特征,但异常的重复性、空间分布的相似性检验及背景场理论模拟等方法还需要在今后的工作逐步加强.     

地震电磁卫星观测物理量简介

地震引发电离层扰动反映在某些特定的物理量上已经得到人们的共识,但其中哪些量反映的特征最明显,最有利于提取地震电离层异常仍然不明确,需要进一步的深入研究。本文介绍了法国的DEMETER、乌克兰的SICH-1M、意大利的ESPER IA及俄罗斯的COMPASS-2等几个主要地震电磁卫星的观测物理量,以资参考。     

电磁卫星地震应用进展及未来发展思考

法国DEMETER(Detection of Electro-Magnetic Emissions Transmitted from Earthquake Regions)卫星是世界上第一颗专门针对地震电离层扰动监测的电磁卫星,于2004年发射, 2010年底结束运行,共在轨飞行6.5年,获得3万多条整轨数据,为地震监测及电离层物理研究提供了坚实的数据基础。全球科学家利用这颗卫星的数据开展了大量的地震应用研究,发表文章上百篇,将电磁卫星的地震应用研究推向了新的阶段。中国第一颗电磁监测试验卫星CSES(China Seismo-Electromagnetic Satellite)于2018年2月2日成功发射,目前已完成在轨测试并交付使用,科学数据也已正式对外发布。如何充分发挥CSES卫星的应用效能,将空间电磁监测向业务化运行转化,总结和思考DEMETER卫星的技术进步、研究成果及曾经出现过的问题,十分重要。因此,本文着重介绍DEMETER卫星在地震监测应用领域的代表性研究进展,并结合CSES卫星的设计和运转实践,对未来空间地震电磁探测及科学研究的发展方向进行一些初步讨论。     

地震电磁卫星交变电磁场的数据处理

地震电磁卫星的迅速发展也带来了一些相关的研究课题,本文根据地面地震电磁观测中成熟的监测手段和参数,来分析如何根据地震电磁卫星记录的电、磁场分量提取可能与地震电磁异常现象有关的信息.介绍了电磁场时间序列的幅值统计;电磁波谱尤其是自功率谱对噪音干扰敏感,介绍了自功率谱的计算方法;正交电磁场相关度的变化分析方法;空间电磁波平面特征指标求取;以及在简单平面波特征下,提出空间阻抗张量的计算方法.     

地震电磁卫星辅助数据处理及原型系统设计

地震电磁卫星的辅助数据处理是卫星数据处理分系统的一部分,它为卫星科学目标的实现提供重要的辅助信息.本文在参考法国地震电磁卫星DEMETER和探测双星的辅助数据等基础上,对我国地震电磁卫星的辅助数据进行了定义和分类;介绍了原型系统采用的JNI技术及软件架构设计;根据每类辅助数据的内容和特点,给出了各种辅助数据的处理流程,并对其处理方法分别进行了分析;最后对卫星辅助数据处理及原型系统设计进行了总结.本文所述内容和方法是我国地震电磁卫星数据处理的一个前期准备工作,将服务于利用地震电磁卫星进行地震预报.     

地震电磁卫星监测输电线谐波辐射研究综述

输电线谐波辐射已成为近地空间环境的一种人为污染源.介绍了磁层中输电线谐波辐射现象的研究历史与现状,涉及到与其相关的地基观测和天基观测结果,以及对其形成机理所开展的定性和定量研究等.特别介绍了近年来利用DEMETER地震电磁卫星观测到的输电线谐波辐射现象.根据现有的研究结果,提出一些尚未解决的问题.随着我国电网的发展,以...     

地震电磁卫星载荷及现状

系统介绍了法国DEMETER电磁卫星搭载的电场测量仪、磁场测量仪、离子分析仪和高能粒子探测仪的科学目的、简单的工作原理、观测模式以及观测的物理量.同时介绍了国际现有运行的地震电磁卫星搭载的观测仪器,对空间－地面电磁观测系统进行了简要的讨论.这些资料将为我国地震电磁卫星计划的实施提供参考.     

地震电磁前兆的观测

地震的电磁前兆现象越来越受到人们的关注,地震电磁观测技术也在不断地得到发展和改进,已经由被动的观测发展到主动的观测,由地面局部的观测扩展到空间卫星全球范围的观测。文中介绍当前国内外在地震电磁观测方面的研究进展和实例,展望了我国未来地震电磁观测技术的发展。     

空间电磁卫星的粒子探测与汶川地震

通过电磁卫星研究地震与空间电离层和磁层的电磁场等参数的变化关系作为地面地震预报研究的补充,是近年来研究地震规律和预报方式的一个新的研究方向,研究空间带电粒子的相关特性是其中的一个重要内容.分析了法国DEMETER电磁卫星上的高能电子探测器在2008年间的探测数据,特别是在我国汶川地震前后的数据,研究了内辐射带高能电子在东西经度方向漂移的情况;地震前后汶川上空及不同经纬区域范围内空间电子能谱的变化;以及汶川地区的余震与空间电子通量在短时标上的关联.发现在90~600 keV能区, 90°E~110°E, 47°N~49°N的汶川北部区域,地震当天与地震前后几天的能谱有明显差别;在VLF发射站引起的电子沉降带上的能谱在地震前有显著低能段涨高.     

地震电磁卫星电离层扰动研究进展综述

本文总结了国内外关于地震电离层扰动现象研究的主要进展, 主要介绍了法国DEMETER卫星及其相关的统计研究和震例研究成果, 总结了目前地震电离层扰动前兆震例研究的一般步骤, 介绍了地震孕育过程中产生的电磁异常信息向电离层传播的可能途径, 包括化学途径、 声学途径和电磁途径。 大量的研究成果表明地震电离层异常的存在, 在地震发生前几个小时至几天或几个月电离层扰动被探测到, 但是地震电离层扰动前兆能否作为地震预报方法, 还有许多需要深入研究的问题。 本文提出了地震电离层研究需要解决的几个重要问题。     

地震应急卫星通信系统的设计与应用.

地震应急通信是地震应急救援工作的基础和关键的组成部分.本文从地震应急卫星通信网络的组成及规模、站点配置、组网方式、工作模式、工作模式切换、通信方式、卫星信道规划、业务应用等方面,简要介绍了中国地震局“十五”期间建设并投入运行的地震应急卫星通信系统的设计以及在地震应急工作中的应用.     

国际地磁学与高空物理学协会和国际地震学与地球内部物理学协会联合科学大会及地震电磁研究进展

简要介绍了 2 0 0 1年 8月 1 9～ 3 1日在越南河内召开的国际地磁学与高空物理学协会 ( IAGA)和国际地震学与地球内部物理学协会 ( IASPEI)联合科学大会以及地震电磁研究进展 ,表明地震电磁前兆在地震预测研究中具有一定的实际效果与良好的研究前景。我们建议在不久的将来能在北京举办 IAGA,IASPEI和 IUGG(国际大地测量学与地球物理学联合会 )大会。这将促进我国的科技进步 ,有助于加强我国在国际科学界的地位与影响。     

利用卫星探测研究地下结构

介绍了国外利用卫星上观测的电子流量和磁场资料进行地下结构探测研究的一些成果.研究表明,卫星上记录到的不同能量电子流量脉冲突变与地下结构、深大岩石圈断裂带有密切的对应关系.卫星磁场观测具有覆盖全球的优势,随着卫星磁场数据观测精度的提高,卫星磁测在全球磁变模型的建立、研究大陆内部结构、大陆和海洋边界带、地幔过渡带等方面的将发挥越来越重要的作用.卫星观测将成为全面、整体探测研究地球内部结构有效的手段之一.     

中国卫星地震应用系统框架与地震电磁卫星计划进展

地震卫星和卫星地震应用系统建设已写入了<国家防震减灾规划(2006-2020年)>、<航天发展"十一五"规划>、<国家空间信息基础设施建设与应用"十一五"规划>等多项重要规划中.根据防震减灾业务发展对空间对地观测技术的需求,卫星地震应用系统总体包括几个部分.     

基于北斗卫星的地震灾情上报系统应用研究

四川省的地震活动主要发生在西部地区,四川由于地形原因,一旦发生破坏性地震,极易造成震区通信、交通等联系方式的全部中断,形成"信息孤岛"。为了解决"信息孤岛"问题,系统采用智能手机终端与分体式北斗终端链接,通过北斗卫星信道与移动通信网络连通的方式,将人员伤亡和房屋建筑破坏情况等关键灾情信息编码后以短报文形式回传后方指挥部,为地震灾情快速初步判断提供及时、可靠的第一手资料。     

基于北斗卫星通信的地震应急指挥系统研究

北斗卫星导航系统是我国自主建设、独立运行、具有完全知识产权的卫星导航系统。其兼具定位及通信功能的独有技术优势特别适用于大震后通讯中断的地震应急环境。本研究将北斗卫星通信技术及地理信息技术结合应用于地震应急指挥系统的建设中：基于北斗卫星定位技术解决灾害现场人员的位置追踪;利用北斗短报文技术解决盲区紧急通信问题;采用串口通讯、多线程、SHH2框架、Web GIS等技术构建数据采集、解析及综合呈现平台。最终完成集位置监控、灾情上报、统计展示、指挥调度于一体的北斗应急指挥系统建设,进一步提升了重大地震灾害的应急救助信息保障能力。     

卫星重力学与重力卫星研究进展

综述了地球重力场研究对揭示其运动和时变与地震之间的关系的重要性；介绍了当今国际固体地球科学与防灾研究的一个新热点——卫星重力学与重力卫星研究的进展。随着重力卫星计划的实施，地球重力场的研究也将因此产生质的变化。文章对CHAMP、GRACE和GOCE重力卫星作了介绍。     

北斗导航定位系统（BDS）下地壳运动监测精度分析

为分析北斗导航定位系统（BDS）在地壳运动监测领域的数据精度,选取中国大陆构造环境监测网络（陆态网络）2018—2019年川滇地区GPS、BDS多系统观测站点数据,分别对GPS、BDS记录的数据进行解算,从三维坐标解、位置时间序列及速度场等方面,对比分析二者在地壳运动监测中的不同,综合分析BDS对地壳运动监测精度。结果表明,BDS定位精度达到cm级,但仍低于GPS精度,BDS、GPS速度场模型运动方位和速度值有所不同,垂向差异较为明显。总体来看,北斗系统数据满足高精度定位解算要求,可用于监测形变量较大的区域地壳运动。