地震陆基与空间电磁现象研究

摘要

本文研究了陆基电、磁场和空间电离层电场数据处理方法,选出了最大熵频谱估计方法(MEM)、电磁脉冲频次和能量统计方法。处理了2008年汶川Ms8.0大震周围5个地电台、2个地磁台的长程地电场、地磁场分钟观测数据,研究了汶川8级大震、新疆于田Ms7.3地震以及青藏高原6级地震对应的陆基电、磁场变化。处理了法国地震电磁卫星Deaeter电场高采样率(电场39.0625Hz)观测数据,包括四川汶川Ms8.0大震上空2000km范围内2008年1-6月的连续轨(共498轨)、2006年1月-2009年12月2个重轨(共179轨)和1个远距离重轨(与汶川大震经度差180°,共91轨)的电离层电场观测数据。研究了汶川、于田大震及青藏高原Ms6.0地震前的电离层电场变化。取得了以下研究结果:
　　 1.在陆基电、磁场观测中,对应汶川Ms8.0大震和远距离的新疆于田Ms7.3地震,观测到了突出的自然电场变化、地电场功率谱密度增大卜3个数量级的变化和地磁场日变化波形畸变等显著的极低频(约周期T＞2m,m表示分钟)电磁现象。
　　 2.在空间电、磁场观测中,对应汶川大震、于田地震以及青藏高原Ms6.0强震,观测到了电离层极低频电场(频率20Hz以下)功率谱密度增大、低频电磁脉冲能量增大和频次增多的显著电磁辐射现象。
　　 3.对应汶川大震、新疆于田地震,陆基电场和空间电离层电场出现了地面、空间对应的极低频成分功率谱密度显著增大的现象。这是大震前陆基电场变化与空间电场变化明显对应的天地一体化的典型电磁震例,是在国内外的创新结果。
　　 4.解释了地震前电、磁场变化的生成机理和陆基电磁地震前兆异常时空强不均匀变化的可能原因,尝试讨论了电离层电场地震信息的机理。
　　 本文研究结果初步揭示了卫星电离层电场观测能“捕捉”到大震和强地震短临阶段的低频电磁辐射现象,实施天地一体化的地震电磁立体观测无疑将提升地震监测预报水平。同时,也认识到电离层电场地震前兆信息的空间分布、异常强度较复杂等问题。我国即将发射地震电磁卫星,本文研究结果对卫星电场的载荷指标、运行轨道设计以及今后空间电磁场观测数据的应用有实际意义。