地震电磁前兆研究进展

强震前存在地震电磁异常现象已被大量强震震例所证实,在我国地震电磁前兆已成为地震短临预测的有效手段.地震电磁短临前兆主要包括:地磁场、地电场、电磁辐射、电离层、高能粒子等与地震孕育发生有关的各种异常现象.地震短临电磁前兆及其机理极为复杂,有来自震源信息的局部性前兆,有来自震源所在的区域应力场构造前兆以及与孕震立体环境有关的大尺度动态前兆.孕震过程中产生的电磁效应及其相关现象,通过化学途径、声学途径、电磁途径向空中传播,研究岩石圈-大气层-电离层耦合现象,有利于进一步加深对地震电磁前兆及其机理的认识.发射地震电磁卫星形成天地一体化的监测体系,将促进地震电磁科学研究和地震预测领域的发展.     

雅砻江锦屏水电站工程区活动构造研究及地壳稳定性评价

北东向的锦屏山-小金河断裂带从北东到南西斜穿整个锦屏水电站工程区。在它的东南和西北分别有北北西走向的羊坪子-纸厂沟断层组和北西走向的前波、高牛场等断层。锦屏山-小金河断裂带的马山头-周家坪断层组、瓦科断层组和北西向前波断层等晚第四纪继续活动, 但活动强度很弱。工程区新构造运动以整体抬升为主, 兼水平滑移和旋转运动。历史至今, 工程区地震活动微弱, 是地壳相对稳定的地区。     

地面甚低频辐射渗透进电离层的数值模拟分析

利用全波解模型进行数值模拟实验, 研究了具有不同辐射源参数(辐射频率和功率)的地面甚低频(Very Low Frequency, VLF)辐射源在不同地磁场参数(地磁场强度和倾角)和电离层参数(电子密度和碰撞频率)条件下激发的地球-电离层波导和电离层中的电磁场能量空间分布, 并重点研究了电离层D/E区对电磁辐射能量的吸收.模拟结果发现:VLF辐射在波导中衰减只受辐射源频率的影响, 不受辐射功率、地磁场参数和电离层参数变化影响, 波导中的衰减随频率的增大而减小, 而电离层D/E区吸收随频率增大而增大, 两者总衰减量随频率增大而增大.辐射源功率对电离层D/E区的吸收也无影响.地磁强度和地磁倾角越大, 电离层D/E区吸收越小; 电离层碰撞频率和电子密度越大, 电离层中能量衰减越大.     

强震前中子监测器计数率异常现象探索

利用中国西藏羊八井中子监测器(国际地球物理年推荐的标准仪器)10年的资料,研究宇宙线高能粒子正常背景变化、干扰因素及其与地震有关的异常现象,发现在太阳活动、地磁活动平静的状态下,连续数天打破正常日变化规律和计数率增高现象(高于5倍均方差)可能是距台站一定范围内的强震特别是大震前的临震现象,并与宽频带数字记录到的地震前驱波及地磁日变化异常在时空分布上有较好的一致性。宇宙线高能粒子可能反映震前包括震源场在内的孕震立体电磁环境异常变化,其机理正在探索之中。     

张衡一号卫星三频信标载荷典型事件观测

“张衡一号(简称ZH-1)”卫星搭载的三频信标机(tri-band beacon,TBB)载荷,能够对站链上空的电离层进行高精度测量.为检验TBB载荷在电离层监测中的应用效果,本文利用2018—2019我国中低纬地区TBB观测数据,采用求均值及多项式拟合的方法对各月份F₂层峰值电子密度(N_mF₂)数据进行处理,分析N_mF₂的半年变化特征;将2018-08-26磁暴当天与宁静日的电子密度作差值,分析电子密度对磁暴事件的响应特征.结果表明：TBB观测数据能够有效监测电离层变化,正确反映站链上空电离层变化规律;在磁暴事件中,观测到了电子密度的变化过程,其准确地反映了正暴相的特征,证明在重要天气事件中,这一手段能够获得较为准确的观测数据.     

Study of typical space wave–particle coupling events possibly related with seismic activity

Based on the DEMETER satellite, we found two space wave-particle coupling events during February 2010 that took place in the range of the McIlwain parameter L （1.27-- 1.37）. There are strong spatial and temporal correlation between the particle bursts （PBs） and the electromagnetic disturbances of the coupling events. The two PBs show different energy spectrum characteristics, while the corresponding electromagnetic disturbances concentrated on different frequency ranges. In agreement with the prediction of the theory of wave-particle interaction, we conclude that the two wave-particle inter- actions can be probably explained as follows： one is electron-dominant precipitation with energy of 0.09 MeV,-~0.2 MeV induced by a VLF electromagnetic wave with the frequencies of 14 kHz,-20 kHz, and another is proton-dominant precip- itation with energies of 0.65 MeV--2.85 MeV induced by a VLF electromagnetic wave with the frequency of ≤ 100 Hz. For the first time, these particle bursts＇ origins, from electrons or protons detected by the Instrument for the Detection of Particles （IDP） on board, are inferred by theoretical calculation, although the instrument has no ability to identify the particle species.     

汶川8级地震前空间电离层VLF电场异常现象

基于法国DEMETER卫星记录的空间电场频谱资料,提取分析了汶川地震前可能存在的电场异常信息.首先利用轨道的重访特性分析了四川汶川8级地震前震中上空固定纬度点(31°N)的VLF电场信号2年多的正常频谱变化背景,结果显示1～6月各频点变化比较稳定,但在7～10月份各频点谱值扰动比较剧烈,存在整体幅度上升或者下降的现象,因此电场可能存在年周期变化.在背景分析的基础上,收集了2008年4月1日～5月12日震中区上空2000 km范围内所有夜间的降轨轨道在北纬31°记录的电场所有频点资料,计算结果显示震前1周内即5月6～10日相对4月份呈现明显的电场能量增强现象,增强幅度达到3σ,频率集中分布在2～6kHz范围内,异常区域的空间统计分布反映该电场增强现象位于震中以南较大范围内.这次异常发生在空间电磁活动平静时期,可能与汶川地震的孕育过程有关.最后讨论了空间地震电场异常的可能形成机理,对地震电离层耦合机理的深入认识还需要地基和空间的联合立体观测来支持.     

张衡一号卫星观测的地基VLF波电离层加热扰动特征

电离层扰动主要由太阳活动和地球表面活动引起,通过对已知地基甚低频（very low frequency, VLF）波发射源引发的等离子体扰动进行特征研究,对于认识电离层环境变化具有重要的参考意义. 文中主要介绍了张衡一号01卫星原位探测科学载荷等离子体分析仪（plasma analyzer package, PAP）观测系统和数据产出,对该载荷在507 km轨道原位观测的、由地基NWC站大功率VLF人工源辐射引起的电离层加热扰动现象及特征进行了总结和分析. 观测结果表明:氧离子密度、离子温度、离子漂移速度等多个原位观测量在夜侧轨道均同时记录到NWC站上空北侧约50～500 km区域出现的电离层加热扰动现象,扰动持续范围约为300～400 km;通过对相同轨道电场数据进行功率谱计算可知,该区域电场增强主要频率与NWC站发射频率相同. 上述观测结果验证了张衡一号01卫星PAP对电离层离子参量扰动现象具有一定的探测分辨能力,地基大功率VLF电波能够对电离层等离子体环境产生明显的扰动影响,且扰动区域相对于发射源位置向磁赤道方向发生偏移.     

震级频度与古登堡-里克特关系式偏离的实验与震例分析

基于一定时期内区域地震事件的地震震级(M)和频次(N)之间服从古登堡-里克特(G-R)震级频度关系lgN=a-bM的基本原理,本文通过对室内岩石破裂实验及华北地区部分中强以上(M≥5.0)地震震例研究发现,随着在岩石失稳(强地震)的临近,声发射事件能量或地震震级与频度之间不能较好地遵从G-R关系.出现较大偏离.这种偏离可作为强地震发生的前兆指标,对利用区域中小地震活动事件探讨预测强地震具有重要作用.     

汶川地震前羊八井中子-μ子望远镜计数率异常

利用在西藏羊八井新建中子-μ子望远镜的观测数据,研究分析了在2008年5月12日四川汶川8.0地震期间宇宙线高能粒子偏离正常背景的异常变化。中子-μ子望远镜的中子监测器经过消除背景场和气压修正后震前5天特别是5月9日出现计数率降低异常。在地震发生前5天左右,μ子望远镜各方向计数率出现日变化异常。这些宇宙线异常现象,与其它观测资料,例如地磁低点位移、电离层总电子含量TEC、电离层测高仪得到的foF2和电磁卫星监测的离子密度和温度等,在时空分布上有较好的一致性。这是继羊八井中子监测器观测到震前宇宙线异常现象后,利用另一种宇宙线观测手段观测到的震前宇宙线异常现象。