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电磁扰动与空间电磁现象比对研究

2020-12-11阅读(181)

电磁扰动与空间电磁现象比对研究

论文摘要

以国内2007～2010年青藏高原发生的大震、强震以及国外典型大震为研究对象，应用距离震中区附近及周围地面电磁扰动、地电场台站电/磁场观测数据和Demeter电磁卫星电离层磁场观测数据，研究了地震电磁辐射现象。数据处理方法应用最大熵谱方法(MEM)计算电场、磁场功率谱密度PSD随时间的变化S(f)~t；应用电磁脉冲统计方法计算脉冲频次、脉冲能量随时间的变化。地面观测主要研究了普洱Ms6.4、于田Ms7.3、汶川Ms8.0、玉树Ms7.1等地震震前1年～震后半年青藏高原东缘～东北缘的5个电磁扰动台、1个中法国际合作电磁台地电场、地磁场分钟值观测数据。空间观测主要研究了汶川Ms8.0、于田Ms7.3、玉树Ms7.1、普洱Ms6.4地震等和智利Ms8.8、海地Ms7.3地震震中上空2000km范围内Demeter卫星经过的共计1068个连续轨道(夜间升轨)和汶川地区上空93个重复轨道采样率为2500Hz的电离层磁场观测数据。地面观测数据时间序列长度连续轨为震前半年～震后几个月，重轨时间序列长度为4年。取得了以下初步认识与结论：(1)在汶川、于田大震及附近强震短临阶段，位于青藏高原东缘的地面电磁扰动台记录了电场、磁场频率f>0.002Hz的极低频成分功率谱密度增大和电磁脉冲能量增大的显著电磁现象；在玉树地震短临阶段，位于青藏高原东北缘的中法国际合作台记录了地电场极低频成分功率谱密度显著增大的现象。(2)在汶川、于田、玉树地震以及普洱Ms6.4、青川Ms6.4地震前约1~16天和智利地震前1个月起，Demeter电离层磁场观测记录了频率f>40Hz左右的极低频成分谱密度增大的显著电磁现象。同时，电离层磁场脉冲能量显著增大。(3)首次获得了地震前夕电离层磁场变化与地面电/磁场变化相关的极低频强电磁辐射现象：汶川、于田地震电离层磁场与地面电磁扰动电场谱密度增大的时段大致对应；玉树地震电离层磁场与地面电场谱密度增大对应；汶川、青川地震电离层磁场与地面电磁扰动电场、磁场脉冲能量增大对应。这种天地一体化的电磁现象表明电/磁场变化信息可靠，证明了地震电磁现象的空间可观测性。(4)在海地地震前2个月谱密度开始减小，与国内几个地震和智利地震的研究结果截然相反；汶川大震震中上空Demeter重复轨道磁场谱密度、脉冲频次和能量变化很复杂，基本无可信的异常变化与地震对应，相反，在出现异常的时段，在卫星轨道覆盖区域及周边、甚至全球未发生大震、强震。这些现象表明了空间磁场变化和地震信息研究的复杂性。(5)在汶川、于田和玉树大震及附近强震短临阶段，地电、地磁场谱密度增大和脉冲能量增大的现象反应了在震前，地电/磁场极低频成分丰富、电磁辐射能量强。这种强电磁辐射现象可能起因于：在加载环境下，在地下介质内部微裂隙非线性发展、定向排列的介质过程中，同步发生的“机～电转换”作用以及水运移等多因素激发了强电磁辐射。地面电磁辐射现象向电离层传播、耦合机制尚需深入研究，目前仍不清晰。

论文目录

  • 摘要
  • Abstract
  • 第一章 引言
  • 1.1 国内外地震电磁现象研究及发展现状
  • 1.2 本项研究的目的和意义
  • 第二章 研究内容、方法与研究特色
  • 2.1 研究内容
  • 2.2 研究思路
  • 2.3 数据处理方法
  • 2.3.1 最大熵谱分析（MEM）
  • 2.3.2 电磁脉冲统计方法
  • 2.4 研究特色
  • 第三章 理论基础
  • 3.1 Maxwell 电磁场理论
  • 3.2 电磁场的传播与扩散
  • 3.3 地震电磁信号传播与各圈层耦合机理
  • 第四章 震例与观测资料
  • 4.1 震例选取
  • 4.2 观测数据来源
  • 4.2.1 地面电磁扰动台站
  • 4.2.2 中法国际合作台站
  • 4.2.3 DEMETER 电磁卫星
  • 第五章 强震地面电、磁场变化
  • 5.1 数据处理
  • 5.2 地面电/磁场变化
  • 5.2.1 汶川 Ms8.0 地震剑阁台电磁扰动（电磁波）变化
  • 5.2.2 汶川 Ms8.0 地震西昌小庙台电磁扰动变化
  • 5.2.3 汶川 Ms8.0 地震泸沽湖台电磁扰动变化
  • 5.2.4 玉树 Ms7.1 地震代乾台地电场变化
  • 5.3 小结
  • 第六章 空间电离层电、磁场变化
  • 6.1 DEMETER 数据选取
  • 6.2 空间背景
  • 6.3 空间连续轨道电离层磁场变化
  • 6.3.1 普洱 Ms6.4 地震电离层磁场变化
  • 6.3.2 汶川 Ms8.0 及于田 Ms7.3 地震电离层磁场变化
  • 6.3.3 玉树 Ms7.1 地震电离层磁场变化
  • 6.4 重复轨道空间电离层磁场变化
  • 6.4.1 MEM 方法
  • 6.4.2 差分频次统计
  • 6.4.3 脉冲能量统计
  • 6.5 国外典型大震连续轨电离层磁场变化
  • 6.5.1 智利 Ms8.8 地震电离层磁场变化
  • 6.5.2 海地 Ms7.0 地震电离层磁场变化
  • 6.6 小结
  • 第七章 地震电磁前兆现象的机理讨论
  • 7.1 地震电磁效应成因
  • 7.2 地震空间电磁现象机理
  • 第八章 结论
  • 8.1 地面电磁扰动、地电场观测
  • 8.2 DEMETER 卫星磁场观测
  • 第九章 结束语
  • 参考文献
  • 致谢
  • 作者简介

    • 相关论文文献

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