空间电磁多参量强震应用研究

来源 :中国地震局地震预测研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:liucrobin
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地震在孕育过程中会对电离层产生扰动,这些扰动信息有助于我们认识地震,预测地震。然而,由于地震引起的扰动非常微弱,空间环境事件、气象等非地震活动也会对电离层产生扰动,因此,如何提取扰动,区分这些扰动成为地震预测研究中的难题。利用单一手段对电离层异常进行研究,往往得不到异常或者得到的是假异常。因此,本文使用多种参量对地震引起的电离层扰动展开了研究,以克服单一手段的不足。为了研究非地震事件引起的电离层扰动的特点,本文借助台风这一剧烈的气象过程,对台风引起的电离层扰动展开了研究。本文研究所用的数据主要来自张衡一号卫星和SWARM卫星。针对上述卫星的数据特点,主要通过滑动平均、去除背景场、差分、小波变换等方法展开研究。除了研究个例外,还以构造环境为主要依据划分了中国大陆研究区域和全球研究区域。对于中国大陆研究区域,本文主要统计研究了5级及以上地震;对于全球研究区域,主要研究了6级及以上地震。为了排除空间环境等的影响,空间环境事件期间的数据都不再考虑。具体的研究内容及研究结果如下:(1)漾濞与玛多地震个例分析基于张衡一号卫星的朗缪尔探针数据、等离子体分析仪数据和SWARM卫星的磁场数据,利用上述方法提取了2021年5月21日和22日的漾濞6.4级地震和玛多7.4级地震引起的电离层扰动。将这些扰动分别按照时间、空间进行排列,发现在地震前40天左右电离层中就出现了扰动,并且扰动逐渐增强;空间上,扰动主要集中在震中及孕震区周围,部分扰动似乎出现在磁共轭区。对等离子体分析仪数据进行小波变换后发现,地震引起的电离层扰动在震中周围的0.3Hz附近出现了类似对称结构,并且这种结构在不同日期里持续存在。利用SWARM卫星的磁场数据则发现在震中附近和磁共轭区有磁场的扰动,并且Y分量比较突出。结合前人的研究以及其他学者利用不同方法观测的漾濞、玛多地震的结果,本文认为漾濞和玛多地震引起的电离层扰动主要是通过岩石圈—大气层—电离层模型中的地球化学途径、地电磁场途径和声学途径从孕震区传输到电离层中的。(2)地震统计分析对全球6级及以上地震和中国大陆及周边区域内5级及以上地震的电子密度数据进行统计后均发现,异常出现次数随地震的临近而增加,在地震之后,异常出现的次数有快速的下降。在地震前10天到地震后5天内,异常出现的次数显著增加。通过将发震日期、震级及异常频率组合,发现随着震级的增加,除了异常出现频率增加外,地震前异常出现的时间也在提前,地震后异常持续的时间也在向后延长。(3)非震事件的研究本文还以台风事件为例,研究了非震事件引起电离层扰动的特点。发现台风在电离层中先引起了电子密度和电子温度的剧烈变化,但是这种变化很快又消失了。在等离子体发生扰动后,磁场才出现扰动。磁场的扰动产生后,很快就开始分裂,并且以相似的速度向两极和向西扩散。本文结合前人的研究,计算了扰动的扩散速度,认为台风引起的扰动可能是以声重力波的方式传输到电离层中,并引起电离层中等离子体变化的。
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