利用GPS數(shù)據(jù)研究地震電離層TEC異常.pdf

1、空間對地觀測技術(shù)具有覆蓋面廣、信息量大、動態(tài)性好以及分辨率高等優(yōu)勢,可以提供豐富的地震前兆信息。目前中國地震電磁衛(wèi)星項目已經(jīng)正式列入國家衛(wèi)星發(fā)射規(guī)劃。借助空間對地觀測,配合地基觀測手段,建立天地一體化的監(jiān)測體系,有助于識別和提取與大震孕育發(fā)生過程有關(guān)的地震電磁、電離層、高能粒子前兆信息,實現(xiàn)我國及鄰區(qū)大范圍、連續(xù)的地震電磁信息時、空、強動態(tài)監(jiān)測,提高我國地震預(yù)測的科學(xué)水平,增強短臨預(yù)測能力,為地震預(yù)測預(yù)報實現(xiàn)突破提供基礎(chǔ)。
　　

2、 電離層應(yīng)用于地震分析的研究在我國剛剛起步,地震異常的提取和確定還需要更多資料的積累驗證。利用現(xiàn)有衛(wèi)星數(shù)據(jù)及地面觀測資料,提前開展地震電離層效應(yīng)的分析研究,總結(jié)地震電離層效應(yīng)的規(guī)律,是必須的準備工作之一。
　　 按照地震電磁立體觀測體系發(fā)展思路,配合電磁衛(wèi)星計劃和地基電離層監(jiān)測網(wǎng)的推進。本論文利用地基GPS觀測體系,研究地震電離層TEE異常變化特征。對原有TEC異常檢驗方法進行優(yōu)化改進,并發(fā)展了TEC異常信號探測、TEC擾動濾波

3、分析等多種用于地震電離層TEC異常識別和信息提取技術(shù)的數(shù)據(jù)處理方法?；谥袊箨?000年以來的33個6級以上震例資料,對地震電離層擾動效應(yīng)進行了統(tǒng)計研究,總結(jié)了強震前電離層異常特征。利用低軌GPS掩星數(shù)據(jù)和臨頻數(shù)據(jù)foF2開展了地震電離層擾動研究,從多參量角度揭示地震電離層擾動的時空演化過程。
　　 論文首先對地震及其成因、電離層及電離層擾動進行了介紹,調(diào)研了國內(nèi)外地震電離層異常研究現(xiàn)狀,回顧了國內(nèi)外在地震電離層效應(yīng)方面震例研

4、究的案例,并初步介紹了地震電離層耦合機理。
　　 介紹了GPS系統(tǒng)的基本情況,包括GPS信號、GPS觀測量及觀測方程、GPS信號傳播過程中的電離層延遲等。重點介紹了利用雙頻GPS獲取電離層TEC的原理與方法。
　　 討論了幾種常用的TEC異常檢驗方法,在此基礎(chǔ)上對地震電離層TEC擾動的檢驗方法進行了優(yōu)化,并發(fā)展了幾種用于地震電離層TEC異常識別的數(shù)據(jù)處理方法,具體如下:
　　 (1)對包絡(luò)線法進行了優(yōu)化改進。以前

5、15天滑動TEC中值作為背景參考值,滑動四分位距作為異常判定界限,避免了離群值及震時震后效應(yīng)的影響,有助于科學(xué)探討震前電離層TEC擾動與地震孕育的關(guān)系。
　　 (2)利用Neyman—Pearson信號探測方法,對震前電離層TEC異?？赡苄赃M行初步定量分析。
　　 (3)發(fā)展了TEC擾動濾波方法。對單顆GPS衛(wèi)星及單站間TEC時空變化過程進行詳細研究。
　　 (4)開展了GPS掩星數(shù)據(jù)和臨頻數(shù)據(jù)的地震電離層擾動對

6、比研究,從多參數(shù)角度揭示地震電離層擾動的時空演化過程。
　　 利用多種電離層異常檢驗方法,分析汶川地震前后電離層TEC異常變化,得到如下結(jié)果:
　　 (1)汶川震前TEC出現(xiàn)明顯正異常。排除來自空間因素影響,震前三天出現(xiàn)的TEC正異常與汶川地震具有較大相關(guān)性。
　　 (2)TEC異常僅出現(xiàn)在汶川震中偏東南部,且異常區(qū)呈現(xiàn)共軛形態(tài)。
　　 基于2000年以來,中國大陸33個6級以上震例的電離層效應(yīng)統(tǒng)計研究,

7、初步總結(jié)了強震前電離層TEC異常特征。震例統(tǒng)計分析結(jié)果如下:
　　 (1)中強地震電離層TEC異常多出現(xiàn)在震前數(shù)天,為非持續(xù)性變化,異常持續(xù)時間多為幾個小時,但一些大地震前TEC異常變化能持續(xù)幾天。電離層TEC異常與震中區(qū)域的地方時有關(guān)。
　　 (2)TEC異常的變化形態(tài)可能為正異常也可能為負異常。TEC異常的相對變化幅度一般為20％～30％,某些大地震前TEC異常變化幅度可能超過100％。
　　 (3)中國大陸