全球TEC时空分布规律及大地震前TEC异常扰动研究

摘要

电离层中存在着不同尺度的时空变化，并常常受到太阳和地磁活动的影响，对短波通讯、卫星通讯和全球导航系统的定位精度等产生严重影响。随着GNSS(GlobalNavigation Satellite System)技术的日益成熟，欧洲定轨中心(the Centre for OrbitDetermination in Europe，CODE)利用分布全球的数百台接收机观测资料解算全球电离层地图(Global Ionosphere Map，GIM)，利用这些数据可以详细的分析全球电离层的时空变化规律，并且可以研究震前电离层扰动变化。主要工作和成果如下:
　　利用1999-2013年的全球电离层地图数据，分析了全球电离层TEC(total electroncontent)时空变化规律。空间上，电子含量总体呈现着由低纬度地区向高纬度地区递减的趋势，南半球电子含量大于北半球电子含量，局部地区有异常现象，如赤道双峰异常。利用小波分析研究了全球和局部区域的电离层TEC时间序列，发现电离层中存在着11年、1年、0.5年、26.5天、1天的显著周期，其中电离层半年周期主要存在中纬度地区，而周年变化在中高纬地区较为明显，且TEC周年变化在南半球比北半球更为明显。最小二乘谱分析结果表明在1999-2013年间，全球TEC呈现逐年递减的趋势，但北半球格陵兰岛地区有上升趋势。
　　太阳黑子和TEC的相关性结果表明太阳黑子和TEC的共振周期出现在16-32天内。另外，太阳黑子与TEC相关性与纬度呈反比关系，在南半球中高纬地区，两者相关性大于其在北半球中高纬地区的相关性，而在低纬度地区，北半球地区的相关性大于南半球地区的相关性。
　　利用四分位距法分析了印尼苏门答腊与墨西哥、智利及中国西南地震带上的大地震，发现了震前电离层TEC异常。首次对比分析了同一天内发生的两次大地震震前TEC异常扰动的情况，发现在震前第3天和第11天孕震区附近区域TEC有显著异常出现，对应的磁共轭区也有明显TEC异常，但两个孕震区附近的TEC异常幅度相反，异常幅度与震级强度没有明显关系。在智利地震分析中，提出用交叉小波的方法去验证太阳和地磁活动与TEC异常扰动的相关性，较好的剔除了由日地环境异常造成的TEC扰动，发现在震前第5天和第15天，孕震区均有明显TEC异常出现。分析了青藏高原及其附近区域内18次M6.0+地震震前TEC变化情况，分析结果表明72％的地震震前有TEC异常发生，68％的异常出现在震前1-6天。另外，绝大部分的TEC异常出现在当地时间的13:00-18:00，震前出现TEC异常的概率与地震等级有一定的正相关关系。

目录

声明

摘要

1 绪论

1．1 研究背景及意义

1．2 国内外研究现状

1．3 论文研究的主要内容

1．4 本章小结

2 电离层的时空变化规律研究

2．1 电离层简介

2．2 电离层TEC数据

2．3 电离层在空间上的分布规律

2．4 电离层在时间上的规律

2．5 本章小结

3 电离层时间序列的周期性分析

3．1 数据及分析方法

3．2 TEC时间序列的小波分析

3．3 TEC时间序列的最'JxZ乘谱分析

3．4 本章小结

4 太阳活动与电离层TF汇相关性分析

4．1 太阳活动的周期性分析

4．2 太阳黑子数与电离层TEc相关性分析

4．3 太阳悬子与电离层TEC交叉小波分析

4．4 典型时段的太阳黑子与TEC小波相干谱分析

4．5 本章小结

5 印尼、墨西哥及智利地震震前TEC异常分析

5．1 地震电离层效应的耦合机制

5．2 数据及异常信息探测方法

5．3 印尼苏门答腊与墨西哥地震

5．4 智利地震分析

5．5 本章小结

6 青藏高原及其周边区域地震分析

6．1 数据介绍

6．2 分析及讨论

6．3 震例研究

6．4 本章小结

7 结论与展望

7．1 主要结论

7．2 工作展望

参考文献

攻读硕士学位期间主要成果

致谢