基于GPS和DEMETER卫星数据的地震电离层电子浓度异常变化研究

正地震电磁现象的观测与研究是认识地球内部物质特性、地震孕育发生过程以及空间信号传播和介质特性变化的重要途径。空间对地观测技术的发展,推动了地震电磁信号在大气层、电离层的传播与耦合机制的研究。从20世纪60年代发现美国阿拉斯加大地震震中区上空出现电离层异常扰动现象以来,有关地震空间电磁、电离层扰动的现象引起了广泛的关注,成为地震电磁学领域一个新的研究热点。研究表明,在地震孕育发生过程中,地下介质     

地震期间电离层扰动现象研究

介绍了大量的关于地震电离层扰动现象研究的最新进展,研究表明地震发生前的几天或者几个小时电离层扰动被观测到,电离层前兆是确实存在.但要将震前的电离层扰动作为地震短临预报的工具,还有许多值得我们去深入研究和解决的问题.应用空间技术开展大区域范围内电离层参数的实时观测,如用地震电磁卫星、GPS台网、并和地面电离层垂测仪观测相结合,建立“电离层地震前兆监测系统”,无疑会加速这项研究的进程.     

基于地震电离层现象研究结果的分析与总结

地震电离层现象作为地震事件在电离层中的物理表象,随着观测资料的积累不断地被发现和报道。大量研究结果表明,地震电离层现象复杂多样,难以捕捉和确认。本文针对主要的地震电离层现象进行简要介绍,并依据研究参量、地震事件的震级、异常出现的时间、异常的空间方位以及异常的正负等要素,对以往的地震电离层现象进行分类总结,尝试从现有研究结果中挖掘地震电离层异常出现在震前的天数与震级的关系、异常空间分布方位及频次、正负异常的震中距与震级的关系,探索地震电离层异常现象在时间上的变化特征和空间上的分布特征。     

汶川MS8.0、 海地MW7.0地震 电磁信号小波能谱分析

应用小波变换方法处理了2008年汶川M_S8.0地震前后成都、 江油台地电阻率观测数据及汶川地震、 2010年海地M_W7.0地震前后DEMETER卫星记录的电离层磁场观测数据, 研究了地电阻率和电离层磁场的小波能谱及其相对变化.结果表明: ① 对应汶川大震前成都台N58°E测道地电阻率中期下降变化和短期上升变化的时段, 地电阻率小波能谱相对变化显著增大, 江油台N10°E测道地电阻率在主震前记录到了临震异常, 在临近主震前后, 电离层磁场特别是x分量的能谱及相对变化显著增大, 展现了与汶川大震明显对应的地电阻率、 电离层磁场变化的似同步异常; ② 在海地地震前夕, 电离层磁场x, z分量的能谱也出现了显著增大的现象, 类似于汶川大震前后电离层磁场的能谱增大变化.      

基于Swarm卫星数据的一次地震电离层现象辨识

为进一步探索基于多颗卫星观测数据的地震电离层现象识别,利用Swarm星座三颗卫星观测的电子密度数据和磁场数据,对已报道的2017年11月12日伊朗M_W7.3地震震前第9天震中附近的一次地震电离层扰动现象进行辨识。通过分析三颗卫星相邻轨道的电离层扰动特征,获得了异常扰动存在的空间范围;利用Swarm星座三颗卫星轨道的时间和空间差异,计算出异常扰动在空间中可能的传播特征;使用同步观测的磁场数据判断其电磁辐射特性。最终根据现有对地震电离层耦合的认知,并结合分析的结果,认为该扰动为非震源发出的声重波扰动,非沿纬向传播的电离层行波扰动,非同步电磁辐射引发扰动,而是与伊朗M_W7.3地震孕育活动无关的一次高纬度强烈电离层活动所引起的扰动变化。      

强震地壳逸出氡和电离层异常耦合关系的讨论

空间对地观测研究是近年来国内外地震科学研究发展的重要方向。由于新的观测技术和理论的快速发展,地壳逸出氡和电离层异常耦合关系在地震前兆信息分析中有可能发挥重要作用。本文重点介绍了近年来国际上在强震地壳逸出氡和电离层异常耦合关系研究方面的主要进展,包括氡和电离层异常耦合关系的基本理论、观测依据和物理解释等,同时也介绍了在地震前兆研究中氡和电离层异常耦合关系的基本特点。研究认为,由于地面氡观测和卫星电离层观测均存在各自的优势和不足,因此利用空间对地观测技术来研究地壳逸出氡和电离层异常的耦合关系,可以全面提高对强震前兆异常信息的空间分析和可靠性判定能力,对全面发展地震监测预报技术具有重要的意义。     

地震电离层前兆综合监测技术

地震前后对电离层进行观测的方法正在逐渐发展成为一种新的地震前兆观测方法。应用多手段地基无线电遥感探测技术,通过软件无线电形式,实现一机多能,对电离层状态的综合探测,获取地震前电离层变态的多参数数据,结合对地震电离层前兆物理机制的研究,将能大大提高地震电离层前兆预报分析的可信度、可靠性,有助于对地震电磁现象机制的识别和前兆信息的提取和强震预报预测。     

地震电磁辐射观测是短临预测重要手段之一

地震和火山活动是具有相同属性的自然现象,观测表明,在大地震及火山喷发之前的几天或几小时,均呈现有非常宽频谱的电磁辐射和电离层异常现象。本文重点描述了地震前后存在从零开始相当宽频谱的地震电磁辐射以及电离层异常等现象,并提出可利用电离层异常的观测和采用不同频段上地震电磁辐射的立体监测网,作为地震的短临预测、预报手段是现实、可行的。同时还提出了加强我国地震电磁辐射观测研究的建议。     

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。     

利用DEMETER卫星数据统计分析全球Mw≥7.0 地震的电离层电子浓度异常

基于法国DEMETER卫星ISL探测器升轨数据,统计分析了2005—2009年全球37个M_w≥7.0级地震前后电离层电子浓度变化.结果发现,共有19个地震（51%）前观测到了较为明显的电子浓度异常扰动现象,其中大部分表现为异常增强;观测到的电子浓度异常现象一般出现在震前1~5天内,也有部分地震前出现两次及以上扰动现象.分析表明,在赤道和中低纬地区更容易观测到明显的电子浓度扰动,即异常震例基本发生在纬度±40°以内（18次）,更是以±20°内居多（13次）.此外,震源深度对电子浓度扰动的影响并不明显,而震级大小则与扰动幅度基本上呈正相关;震前出现的电子浓度异常有时会受到地磁活跃的共同影响,此时的扰动幅度一般较大.地震电离层扰动现象是复杂多变的,需要联合地基和天基手段共同观测,并从机理上加强研究.     

中国西南区域孕震区电离层TEC变化长时间序列分析

通过中国地壳运动网络提供的GPS观测数据,获取了高精度电离层TEC分布,采用滑动四分位法分析了中国西南区域2008年4—10月(太阳和地磁活动平静时段)6次连续的MW6.0以上地震期间孕震区电离层TEC长时间变化及其异常分布;并在此基础上利用GIM数据对比分析了全球TEC变化特征。鉴于电离层主要受到太阳和地磁等空间天气的影响,将TEC变化与太阳EUV辐射、行星际磁场南向分量IMF Bz以及地磁活动指数Dst和Kp进行了比较。结果发现,该时段内电离层TEC异常扰动与太阳和地磁活动有很好的相关性;除汶川地震外,其他地震前没有发现明显的跟地震相关的TEC异常扰动现象。同时,对比分析了与上述研究区位于同一地磁纬度的"检验区"(30°~50°E,15°~35°N)的GPS TEC随时间变化和异常分布情况,结果显示TEC异常分布的时空特征与研究区域较为一致。由于电离层是一个复杂的系统,其扰动具有多源性,而且地震电离层扰动现象是复杂多变的,因此需要联合地基和天基手段共同观测,并加强其机理研究。     

利用GPS网观测反射海啸波引发的电离层扰动

震中产生的海啸波传播到海岸或者遇到水下障碍时会发生反射,从而形成反射海啸波.本文利用稠密的日本GEONET网,首次在电离层扰动图中观测到2011年3月11日Tohoku地震引发的反射海啸波信号.观测到的电离层扰动与海平面的反射海啸波具有相似的波形、水平速度、方向、周期以及到达时间等传播特征,表明观测的电离层扰动为反射海啸波所引起,本文的观测结果表明反射海啸产生的大气内重力波也能向上传播到电离层与等离子体作用.     

与地震相关的电离层三频信标CT诊断——实验及初步结果

已有研究表明地震发生前会出现电离层电子密度异常。三频信标探测通过对电离层进行快速扫描,反演得到电子密度的空间分布,能够更清晰地反映地震电离层异常特征,目前用于地震观测的三频信标观测刚刚开展。本研究介绍一种基于三频信标的电离层反演算法,采用120°E观测链的数据进行电离层层析成像,并与电离层垂测观测结果进行对比,研究观测链路上低纬和高纬电离层的时变特征。结果表明,本研究采用的电离层层析方法获得的F2层电子密度相对于初始输入的IRI模型更接近垂测观测,达到了一定的反演精度,可反映电离层的空间及时间变化特征。     

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。     

夜间气晖与地震活动之间的关系

本文给出了苏联阿巴斯图马尼天体物理观象台在临震时的夜间气晖光度测量的结果。已经观测到氧绿线(λ=5577A)的强度在地震之前几个小时经历一个最大值,这一上升是由400个小地方震统计分析得出的。氧红线(λ=6300A)与羟基 OH 光谱带的强度却没有明显的异常。所描述的这种现象可能与震源射电辐射引起进入低电离层电子流的增加有关。     

等离子体参量的空间探测分布及汶川地震前后的扰动分析

近年来国内外对震前电离层异常扰动进行了大量研究,新的观测证据显示,地震活动前的电离层扰动确实存在,而且在震级大于5级的地震发生前几天到几个小时内的孕震区上空会发生显著电离层扰动。大量工作多是基于地基的空间探测,如,通过雷达测高仪探测的电离层F2层的临界频率扰动和偶发ES层变化,以及通过GPS地面接收器探测的电子浓度总含量扰动等。     

<与地震有关的大气和电离层的电磁现象>一书简介

在以固体地球为研究对象的学者们之间,实现地震预报实用化这一问题,至今都是困难的,这已逐渐成为共识。但其中唯独“电磁现象”的研究者们却豪情满怀。本书作者早川正已先生是科学技术厅地震前沿研究的学者之一,主要指导宇宙开发事业团(NASDA)的“地球遥感技术项目”的研究。也许有人不可思议,地震电磁现象怎么和遥感扯到一块儿了?答案很简单,最近有报告说,从人造卫星观测到被认为是与地震有关的电磁现象。1997年3月早川先生主持召开了“地震电磁现象国际研讨会”,本书就是从那次会议上发表的文章中汇编了与地面观测、大气以及电离层有关…     

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.     

PREVENTION项目:对岩石圈-大气层-电离层耦合模型的监测与检验--墨西哥综合地球物理观象台

近几年来,为了解释在预测地震区的近地表、大气层和电离层等不同层面观测到的电磁和等离子体现象的物理机制,人们建立了许多不同的物理模型。由于缺少充足的试验数据,所有模型都是基于一定的假设得到的。为了建立完善的模型,必须用到在不同地点、不同时间、不同类型的地震中搜集来的数据。PREVENTION项目（PREcursors of Volcano Eruptionsand Notable Tremors Integral ObservatioN,火山喷发和显著震动的前兆的全面观测）试图在墨西哥地震活动最频繁、潜在危险最严重的地区之一——Guerrero州建立综合地球物理观象台,从地面到空中进行多层面的观测,以期获得同时发生的多参数数据来对现存的地震-电离层耦合模型进行直接检验。第二个试验场将建立在Popocatepetl火山附近,来研究火山活动和电离层效应之间的关系。本文展示了综合地球物理观象台的含义和内容。     

基于DEMETER卫星观测数据的电离层地震前兆分析——以汶川地震、东海地震为例

本文利用可视化分析和统计分析的数据处理方法,结合2008年5月12日汶川Ms8.0地震和2007年4月20日东海Ms6.3地震两个震例,进行了探索性研究,阐述了基于DEMETER卫星观测数据提取电离层地震前兆信息的思路,通过对电磁场频谱、等离子体数密度、温度等物理参量的可视化展现,探讨了电离层扰动与地震的关系.结果表明,在排除电离层内一些典型干扰的前提下,地震发生前几天或者几个小时电离层扰动可以被观测到.