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地震-電離層臨震異常探索

地震前兆探索
原創(chuàng)
地震監(jiān)測(cè)預(yù)報(bào)新途徑探索
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1、地震-電離層異?,F(xiàn)象

電離層是地球高層大氣的一個(gè)電離區(qū)域,距離地面約60至1000公里,從低到高依次分為D層、E層和F層等。由于受到太陽高能輻射、沉降粒子和宇宙射線等輻射源的電離作用,該區(qū)域中性大氣發(fā)生電離生成自由電子、離子和中性粒子等成分。作為日地空間觀測(cè)中的重要組成部分,電離層特征參量主要包括:電(磁)場(chǎng)、電(離)子密度、電(離)子溫度、高能粒子等。

在大地震孕育和發(fā)生過程中,孕震區(qū)上空電離層特征參量的異常擾動(dòng)稱為地震-電離層異?,F(xiàn)象,是地震電磁信號(hào)在巖石圈-大氣層-電離層通過某種途徑傳輸耦合的結(jié)果。1964年3月28日美國阿拉斯加M9.2大地震被首次證實(shí)電離層異常擾動(dòng)與大地震發(fā)生存在某種耦合關(guān)聯(lián),此后地震-電離層異?,F(xiàn)象的研究便揭開了序幕。大量研究結(jié)果表明,強(qiáng)震(Ms ≥ 5.0)發(fā)生前數(shù)天至數(shù)小時(shí)內(nèi),孕震區(qū)域電離層特征參量可能出現(xiàn)不同程度的異常擾動(dòng),表現(xiàn)出明顯的地震-電離層異常耦合特征。

2、地震-電離層異常耦合機(jī)理

地震-電離層異常耦合機(jī)理的研究表明,其異常耦合效應(yīng)主要分為3類途徑:電磁波傳播、聲重力波傳播以及直流電場(chǎng)耦合。其中,電磁波傳播模型可通過地面與空間相同頻率的電磁輻射變化對(duì)比分析電離層擾動(dòng);聲重力波傳播模型多應(yīng)用于同震、震后以及海嘯、臺(tái)風(fēng)等大氣波動(dòng)引起的電離層擾動(dòng);直流電場(chǎng)耦合模型基于巖石圈-大氣層-電離層物質(zhì)探測(cè),以震前效應(yīng)為主,能較好地解釋臨震電離層異常擾動(dòng)效應(yīng)。

3、電離層天地一體化異常監(jiān)測(cè)模式

電離層天地一體化異常監(jiān)測(cè)模式包含地基和星基兩部分。其中,地基監(jiān)測(cè)屬于間接探測(cè)范疇,主要包括電離層測(cè)高、GPS總電子含量(TEC)、甚低頻電波(VLF)等;星基監(jiān)測(cè)基于電磁衛(wèi)星觀測(cè),屬于直接探測(cè)范疇,主要包括電磁場(chǎng)、原位等離子體、掩星、三頻信標(biāo)等。不同的監(jiān)測(cè)手段具有其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì),同時(shí)也存在片面性和局限性,基于電離層天地一體化異常監(jiān)測(cè)模式,深化不同參量之間的耦合關(guān)聯(lián),實(shí)現(xiàn)多源觀測(cè)數(shù)據(jù)效益的最大化,才能準(zhǔn)確判識(shí)臨震電離層異常擾動(dòng),推動(dòng)地震-電離層異常耦合機(jī)理的發(fā)展。

電離層監(jiān)測(cè)技術(shù)指標(biāo)對(duì)比

2018年2月2日,中國首顆電磁監(jiān)測(cè)試驗(yàn)衛(wèi)星(CSES)成功發(fā)射,自此我國擁有了首個(gè)地震立體監(jiān)測(cè)星基平臺(tái),彌補(bǔ)了電離層地面監(jiān)測(cè)的不足。張衡一號(hào)衛(wèi)星(ZH-1)運(yùn)行在太陽同步軌道,衛(wèi)星高度507km,運(yùn)行周期94.6分鐘,升降交點(diǎn)為當(dāng)?shù)貢r(shí)間2時(shí)和14時(shí),重訪周期5天。衛(wèi)星搭載了8個(gè)科學(xué)載荷,主要監(jiān)測(cè)電磁場(chǎng)、等離子體、高能粒子的異常變化。衛(wèi)星在全球65°N-65°S范圍內(nèi)開展實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè),部分載荷提供更高采樣率的觀測(cè)數(shù)據(jù)。ZH-1為全球地震-電離層異常監(jiān)測(cè)分析提供了技術(shù)和數(shù)據(jù)支撐,探索了地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)的新途徑,是我國構(gòu)建天地一體化地震立體監(jiān)測(cè)體系的重要里程碑。

張衡一號(hào)衛(wèi)星主要探測(cè)參量信息

4、震例研究

我國地震-電離層異常研究已開展多年,大量震例研究結(jié)果表明,臨震電離層多參量同步異常擾動(dòng)特征明顯,異常擾動(dòng)顯著出現(xiàn)在震前15天內(nèi),震級(jí)越大電離層異常持續(xù)時(shí)間越長。2019年以來四川省地震局針對(duì)四川及周邊區(qū)域地震-電離層異常擾動(dòng)開展綜合分析研究,已建立川滇及周邊地區(qū)電離層天地一體化異常監(jiān)測(cè)體系?;诖?,2022年青海門源Ms6.9、四川馬爾康Ms6.0、四川瀘定Ms6.9等多次破壞性地震發(fā)生前,臨震電離層多參量均出現(xiàn)顯著的同步異常擾動(dòng),地震-電離層異常耦合的局部性、集中性和顯著性特征十分明顯。

針對(duì)地震-電離層異常耦合的探索仍需要大量的震例分析和異常機(jī)理研究,積累更多的檢測(cè)樣本和證據(jù)支撐,進(jìn)一步揭示地震-電離層異常耦合的內(nèi)在規(guī)律。隨著衛(wèi)星觀測(cè)技術(shù)的發(fā)展,多顆衛(wèi)星聯(lián)合的星座監(jiān)測(cè)或?qū)⒊蔀槲磥砜臻g探測(cè)的新途徑?;陔婋x層天地一體化立體、多途徑監(jiān)測(cè)將有助于提升電離層異常判識(shí)能力,多參量異常同步分析可為地震-電離層異常研判及異常機(jī)理研究提供技術(shù)支持。在電離層天地一體化監(jiān)測(cè)體系框架下搭建地震-電離層異常預(yù)測(cè)模型,為地震監(jiān)測(cè)預(yù)測(cè)提供有效的電離層異常研判依據(jù),對(duì)于強(qiáng)震頻發(fā)地區(qū)的震情判定具有重要意義,也為地震科學(xué)探索、空間災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警提供新的研究途徑和發(fā)展方向。

評(píng)論
????
貢士級(jí)
2023-10-25
Airpower
庶吉士級(jí)
2023-10-23
??鬧鬧??
大學(xué)士級(jí)
??
2023-10-17