基于电磁卫星的闪电哨声波智能检测算法的研究进展

闪电哨声波作为探索空间物理环境的重要媒介,淹没在海量的电磁卫星数据中.近年来随着计算机视觉和深度学习等人工智能技术的发展,从电磁卫星的存档数据中自动检测闪电哨声波的算法取得了一定的效果.本文对近年来闪电哨声波智能检测算法的文献进行了整理和总结.首先,阐述闪电哨声波在电磁卫星数据中呈现的时频特征和类型;然后,介绍了闪电哨声波智能检测算法的流程并从闪电哨声波的特征提取、分类和定位三个方面对主要的智能检测算法进行归纳、总结和评述;其次,简述了闪电哨声波智能检测模型的评价指标;接着,在张衡一号(ZH-1)卫星的磁场数据上对三种典型的闪电哨声波智能检测算法进行复现,并对三种算法的优缺点进行了较深入的分析;最后,对基于电磁卫星的闪电哨声波智能检测的研究领域进行总结和展望.     

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。     

2010年新西兰M7.1地震前的长波辐射变化特征

以2001—2011年美国NOAA长波辐射数据为背景数据,利用涡度背景场法研究2010年9月3日新西兰南岛M7.1级地震前后卫星长波辐射数据变化特征。结果表明,地震当月在震中西南侧出现显著的长波辐射异常变化,这种变化在全年各月及2001—2011年11年历年同月变化中都是最为显著的,认为其是本次地震的1次映震表现。用同样方法对区内2001—2011年11年间发生6次7.0级以上地震的长波辐射数据进行分析,结果在3次陆地地震发震前都检测到了长波辐射异常变化,而海域地震前则未发现这种现象。检索前人的相关研究结果,发现仅有2次海域地震(2004年12月26日印度尼西亚苏门答腊西北海域8.7级地震和2010年1月12日海地7.0级地震)前有长波辐射异常变化的报道,而根据全球云量分布资料显示,这2个地震所发生的区域是全球洋面云量分布最少的2个区域,而新西兰地震发生的区域位于全球洋面云量分布最多的区域。因此,认为由于水汽和云层对地表红外辐射的强吸收作用,长波辐射捕捉陆地地震红外辐射异常变化更加灵敏,对陆地地震的映震效能要强于海洋地震。     

����GPS���ݷ������ձ���������ɱ���齻�紦��Ӧ����Ƚ�

??????????????????????????GPS???????????(1997-01~1999-12)??????Hori???????????????????齻????????????????????????????:????????????С??????????????????????????????7 cm/a??50%?????????????10~30 km??????????????????齻??????????????Yabuki-Matu??ura????????????????????????????Hori???????????б?????????????????????????????????????????????????в?????????Ч????????????????????????????????Hori?????????????????????????????????????????????????????????????????????????     

2005年3月28日苏门答腊8.6级地震前的电离层扰动

2005年3月28日苏门答腊发生8.6级地震,通过分析处在地磁活动平静期的震前15天的数据,发现3月20、22、23和28日在赤道区域多个参量上出现电离层扰动,如电场和等离子体参量,认为这些电离层扰动可能与本次强震有关.震前电子密度异常有两种形态,一种是在原来的峰值变化区电子密度单调增加,幅度超过1σ,如3月20日和28日的异常;另外一种是改变了原来在赤道区的单峰变化形态,而呈现了双峰值和赤道谷值的变化形态,如3月22日和23日的扰动.分析结果显示,这两种形态的电子密度扰动都分布在一个比较大的范围内,经度上跨越100°,纬度范围30°,显示了比较长的异常持续时间和全球变化特性.VLF频段电场频谱的数据分析表明双峰形态的扰动不是磁共轭效应.同时低频电场扰动相对电子密度而言集中在一个相对小范围内,当N_e单调上升时,电场扰动却只出现在离震中最近的轨道上.分析认为震源产生的电场信号直接传播进入电离层是非常困难的,但是它可以通过岩石层-大气层-电离层圈层耦合机制造成电离层扰动.结合离子成分及其变化形态的分析,震前氧离子变化形态与氢、氦离子的形态相反,这与其他地震前的电离层异常扰动形态是类似的.综合分析认为,对于与地震相关的电离层异常的识别需要结合多个观测参量的联合分析.     

�½�����Mw7.2����3Dͬ���α䳡���������

????OKADA??????????????????????????????????????????????α???????????????????????α??????????????????????????,??????????,???????α?????-109.7 cm??????????????????α????19.2 cm??????????????????????????????????????α?????-51.4 cm????????????,????α?????98.5 cm???????????????????????????????????????α?????-66.5 cm?????????????????????α????25.8 cm????????????α?????????????????????????????????????α????????????????????????????????????????????     

华北地区的背景地震活动及区域未来强震危险性

华北地区的历史强震活动非常频繁。 然而, 自1998年张北M_S6.2地震以来, 该地区已经经历了10多年的地震平静期, 中强震平静现象比较突出。 本文利用1970年至2009年的小震资料, 对华北地区的背景地震活动进行分析, 给出了地震活动性参数b值、 最大震级以及强震复发间隔和强震年平均发生概率的空间分布。 b值空间分布表明, 山西构造带的运城地区, 郯庐断裂带的宿迁地区以及太行山块体内部的石家庄地区的b值较低。 地震活动性参数的综合空间图像表明华北地区的地震活动主要受区域深部动力因素所控制。     

桑干河阳原—涿鹿段地貌演化

桑干河发源于山西宁武县, 向NE方向流经大同—阳原盆地和王家湾山地流入怀涿盆地。 桑干河阳原—涿鹿段河流阶地发育较好, 对其阶地的研究有助于更好地理解桑干河的演化及其流经区域的构造活动特征。 而桑干河阳原—涿鹿段地貌演化对了解阳原古湖和怀涿古湖的演变有重要意义。 本文通过遥感影像解译及对高分辨率DEM数据分析, 结合实地测量, 综合研究了阳原—涿鹿段桑干河阶地的发育特征。 结果表明, 该区的构造活动强烈, 经历了断块差异性升降运动; 受差异运动的影响, 该段桑干河经历了被分为东西两支河流, 最终又重新贯通的演化过程。     

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。     

空间观测技术在地震监测中的应用

当前地面地震监测系统主要观测单点的相对变化,由于观测台站密度低,观测资料覆盖面小,不能满足地震预测所需的信息。空间观测技术的发展提供了新的地震监测技术和方法,卫星空间监测技术具有覆盖面广、信息量大、动态性好以及分辨率高等优势,因而可提供更为丰富的地震前兆信息。岩石实验的结果和一些应用研究的结果显示,空间观测技术在地震监测中具有优越的应用前景。