日本Mw9.0地震前电离层异常初步分析

2011年3月11日日本东北海域发生了9.0级大地震.根据国际GPS服务和日本国土地理院公布的GPS连续观测数据,得到地震前20天震区附近上空的电离层垂直总电子含量(Vertical Total Electron Content,VTEC)的时间序列,并利用滑动四分位法(前15天滑动)分析电离层异常.同时采集COSMI...     

2020年新疆于田6.4级地震前电离层扰动现象分析

基于中国区域GPS反演TEC、 JPL TEC mapping、 张衡一号卫星探测等离子体参量数据, 着重分析了2020年6月26日新疆于田6.4级地震前的电离层异常现象, 结合之前于田发生的两次7级以上地震, 研究认为于田地震前异常集中出现在震前一周内, 以上升异常为主, 异常有明显的局地效应, 部分异常在磁共轭区有同步效应。 多参量综合分析增强了异常的判识能力, 并提高了异常的可靠性。 太阳及空间磁扰活动对电离层地震判识有较大影响, 会极大增加全球异常频次, 但日食现象引起的TEC扰动与地震电离层异常有明显差异, 较易区分, 弱磁扰活动下的地震电离层异常判识能力有待加强。     

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Ne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.     

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。     

2018年8月5日印度尼西亚地震震前电离层异常特征

基于2018年8月5日印度尼西亚地震震中（116.45°E,8.33°S）附近的澳大利亚达尔文站和位于震中磁力线共轭区域的武汉站的电离层测高仪观测数据,以及相同区域全球卫星导航系统接收机的观测数据,对该地震震前的电离层异常扰动特征进行了分析。结果显示,震前同时观测到了电离层F₂层临界频率（f_oF2）和总电子含量（TEC）时间序列的异常。基于岩石圈-大气层-电离层直流电场耦合模式和美国国家大气研究中心的热层-电离层环流耦合模式（NCAR/HAO TIEGCM）对震前震中及其对应磁力线共轭点区域的电子密度异常进行了模拟,模拟结果表明,在地震异常电场的作用下,地震区域及其对应半球的磁共轭区域的TEC和电离层F₂层峰值电子密度N_mF2发生了明显扰动。      

克州电离层测高仪建设及初步结果

电离层测高仪是地面探测电离层的主要常规手段.2010年8月中国气象局在新疆的克孜勒苏柯尔克孜自治州(简称克州)(北纬39.72°,东经76.18°)完成了中国最西端电离层垂直探测站的建设.本文介绍了克州电离层测高仪的主要性能参数、一种新的CADI测高仪天线方案设计及天线系统测试结果;初步比较了克州电离层测高仪站和同样安装了CADI测高仪的加拿大Baker站(北纬52.16°,西经106.53°)2010年10月1日的电离图,这两个站的电离图质量基本一致;2011年2月24日发生了一次太阳耀斑事件,克州电离层测高仪记录了这次耀斑期间电离层的变化和响应,证明了测高仪监测对于短波通信有重要应用价值;比较了2010年8月至10月克州电离层测高仪观测月中值、Rome电离层测高仪(北纬41.9°,东经12.5°)观测月中值和IRI2007的模式值并发现:1)2010年8～10月,克州foF2观测月中值和同纬度Rome的foF2观测月中值在分布形态上比较一致;2)克州foF2观测月中值和模式月中值在8月比较吻合,在10月存在一定差异;9月10:00～13:00、10月4:00～14:00IRI2007模式月中值高于观测月中值,且偏离较大(大于8%);3)克州foF2观测月中值在8月、9月的分布中存在Biteout现象.     

中国地区电离层TEC暴扰动研究

电离层总电子含量(TEC)是空间天气研究和监测预报的重要参量.本文引入了电离层TEC扰动指数DI, 对青岛等6个台站的DI数据进行分析,选取DI>0.35(DI≤-0.30)作为正(负)相电离层TEC扰动的强度标准,并以连续6 h及以上的DI满足该值来判定电离层TEC暴扰动事件.对电离层TEC暴扰动事件的统计分析表明,在地方时日落后至子夜前为发生高峰时段,正(负)相暴扰动事件平均持续时间约为10.9 h(10.5 h),正相暴发生率以冬季为多,夏季为少,而负相暴则以夏季略高.发现位于赤道异常驼峰区的广州站和位于高中纬度的海拉尔站比典型中纬地区的北京站电离层TEC暴扰动更易发生,且低纬地区以正相暴扰动为主.分析表明,约有70%的电离层TEC暴扰动伴随着有地磁扰动,但是电离层TEC暴扰动并不完全由地磁扰动所引起,强烈气象活动等局地环境因素也可能对电离层TEC暴扰动有着重要影响.     

日本9.0级大地震前长波辐射异常研究

应用聚类分析方法对日本Mw9.0地震前长波辐射进行了分析,结果表明2010年8月在大范围的西太平洋海域,出现一个自北向南逐渐增强的季节性高温条带,该条带从日本海沟中北段开始,一直向南延伸到伊豆—小笠原海沟.同时日本海沟的地壳垂直运动自2010年8月份开始出现季节性运动消失的异常现象.这两种现象同时出现是否表明地球物理场在大地震发生前可能出现异常？地震发生前半年时间出现的热异常条带是否与此次地震有关？这些问题有待进一步探索.     

2019年四川长宁MS6.0地震前电离层TEC异常分析

2019年6月17日四川宜宾市长宁县发生MS6.0地震.为了检测地震电离层电子浓度总含量(TEC)异常变化,采用自回归滑动平均模型(ARIMA)和先知(Prophet)两种方法来描述TEC时间序列,检测长宁地震前后TEC异常变化.地磁指数Kp,Dst,Ap和F10.7用于区分与太阳—地磁活动等空间因素相关的其他异常.结果显示,使用ARIMA方法,除了在地震发生前13天5:45 UTC检测到TEC数据时间序列中的显著电离层异常外,其他电离层异常变化全部发生在震后2～6 d;而使用Prophet方法在地震发生前16天7:45 UTC、13天9:30 UTC、5天8:30 UTC以及3天09:30 UTC检测到多处异常现象.综合分析表明,使用Prophet方法比ARIMA更易检测出震前异常.同时,Prophet由于其非线性学习的能力相对较强可作为地震电离层异常检测的鲁棒预测工具.     

中国地区电离层TEC暴扰动研究

电离层总电子含量(TEC)是空间天气研究和监测预报的重要参量.本文引入了电离层TEC扰动指数DI, 对青岛等6个台站的DI数据进行分析,选取DI>0.35(DI≤-0.30)作为正(负)相电离层TEC扰动的强度标准,并以连续6 h及以上的DI满足该值来判定电离层TEC暴扰动事件.对电离层TEC暴扰动事件的统计分析表明,在地方时日落后至子夜前为发生高峰时段,正(负)相暴扰动事件平均持续时间约为10.9 h(10.5 h),正相暴发生率以冬季为多,夏季为少,而负相暴则以夏季略高.发现位于赤道异常驼峰区的广州站和位于高中纬度的海拉尔站比典型中纬地区的北京站电离层TEC暴扰动更易发生,且低纬地区以正相暴扰动为主.分析表明,约有70%的电离层TEC暴扰动伴随着有地磁扰动,但是电离层TEC暴扰动并不完全由地磁扰动所引起,强烈气象活动等局地环境因素也可能对电离层TEC暴扰动有着重要影响.     

日本Mw9.0地震前的舒曼谐振异常分析

2011年3月11日日本本州岛东海岸附近海域发生了Mw9.0地震.基于中国云南的舒曼谐振(SR)观测站的磁场观测数据,分析了与该次地震有关的SR疑似异常现象.分析表明,震前3 4天低阶谐振开始出现比较明显的幅度增强现象,以2011年3月8日(北京时间)这一天的现象最明显,南北向在7:00-10:00和12:00-15:00异常比较明显,而东西向只在12:00-15:00异常相对比较强.根据对2011年3月1-11日及对应每天前后各15天共41天的数据的联合分析,3月8日部分时间段的低阶谐振磁场差明显高于一倍甚至两倍标准差;相比而言,正常的一天内各阶磁场差要明显低于一倍标准差.最后,根据一些日本地震学者提出的SR异常机理,进一步分析了在云南观测站能观测到日本地震异常的可能性.结果表明,在永胜观测站可以观测到日本地震引起的一阶到三阶SR异常,与发现的异常主要集中在低阶的现象比较吻合.     

由苏门答腊Mw9.0级大震预测中国台湾南端2006年7.2级大震

历史上苏门答腊大震与台湾大震有呼应性,故2004年苏门答腊发生巨震后,我们在2005年曾预测台湾南端及附近海域可能会发生7级地震,结果2006年12月26日在台湾南端恒春附近海域发生了7.2级地震.本文是预测性回顾.     

Far field deformation analysis after the Mw9.0 Tohoku earthquake constrained by cGPS data

This study estimates the far field coseismic deformation of China and its surrounding areas caused by the Mw9.0 Tohoku earthquake of Japan using continuous GPS (cGPS) data and final orbits released by International GNSS Service (IGS). Based on these data, we feature the coseismic offsets of several plates affected by the event. Static far field coseismic offsets greater than 2 mm are detected in a wide area of China, which extends as far as about 3,000 km off the epicenter, consisting of that of the 2010 Maule, Chile earthquake. In northeast China, displacements up to 32.7 mm toward southeast are observed; meanwhile, offsets in North China reach about 5–11 mm toward east. Coseismic jumps of about 2–5 mm are measured in South China toward southeast. The southwest extrusion of the Philippine Sea plate is verified by GPS slip vectors, showing that the Philippine Sea plate is decoupled from the Pacific plate by the earthquake. We also infer that the Amurian plate and the Okhotsk plate couple well according to relatively continuous GPS offsets in these plates. Furthermore, the dense far field cGPS offsets due to the Tohoku event hopefully provide opportunities to model the coseismic slip distribution.     

日本9.0级大地震前长波辐射异常研究

应用聚类分析方法对日本M_w9.0地震前长波辐射进行了分析,结果表明2010年8月在大范围的西太平洋海域,出现一个自北向南逐渐增强的季节性高温条带,该条带从日本海沟中北段开始,一直向南延伸到伊豆—小笠原海沟.同时日本海沟的地壳垂直运动自2010年8月份开始出现季节性运动消失的异常现象.这两种现象同时出现是否表明地球物理场在大地震发生前可能出现异常？地震发生前半年时间出现的热异常条带是否与此次地震有关？这些问题有待进一步探索.     

利用 Yabuki＆Matsu'ura 反演方法计算2011年日本东北地区太平洋海域Mw9.0级地震同震滑动分布

Yabuki & Matsu'ura反演方法是利用ABIC最佳模型参数选取方法和平滑的滑动分布作为约束条件,由形变观测数据计算发震断层滑动分布.本文基于日本列岛同震GPS观测数据和发震断层曲面构造模型,利用Yabuki&Matsu'ura反演方法计算2011年日本东北地区太平洋海域Mw9.0级地震的发震断层同震滑动分布.反演结果表明,断层面上的最大滑动量为35 m,较大滑动分布在浅于30 km的震源中心上部,最大破裂集中在20 km深度的地方,其地震矩约为3.63×1022N·m,对应的矩震级为Mw9.0.模拟结果显示Yabuki&Matsu'ura反演方法更适用于倾角低于40°的断层模型反演.最后,本文基于上述方法获得的发震断层滑动模型,利用地球体位错理论正演计算该地震在中国及其邻区产生的远场形变,正演计算结果基本可以解释由中国GPS陆态网络观测到的同震形变.     

2011年日本9.0级地震前后GPS基线时间序列分析

利用1999年初至2011年9月中国地壳运动观测网络基准站及中国大陆周边包含日本境内的IGS基准站的资料,分析了2011年3月11日日本9.0级地震前日本境内及周边IGS基准站基线时间序列的变化情况。讨论了该地震对中国大陆GPS基准站的同震影响,并对地震后中国大陆GPS基线时序结果的变化情况进行了总结分析。通过分析认为,日本大震后我国东部地区部分GPS基线开始转折拉伸,因而一定程度上缓解了这些基线的趋势性缩短,但是东部地区仍然有部分GPS基线的变化趋势基本不受日本地震的影响,近几年以来的趋势性异常至今仍然存在。     

2011年日本9.0级及7.5级地震震源破裂反投影初步结果

2011年3月日本仙台东部太平洋海域接连发生了Mw7.5和Mw9.0级地震.地震及引发的海啸给日本造成了严重的破坏.本文运用近年来国际上流行的研究大地震震源破裂过程的非反演方法,反投影远震P波,研究了这两次地震的震源破裂特征,得到了他们各自的破裂区域和破裂持续时间.