电磁扰动与空间电磁现象比对研究

【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。
【作者】刘君；
【导师】杜学彬；
【作者基本信息】中国地震局兰州地震研究所，固体地球物理，2011，硕士
【关键词】地震；电场；磁场；电磁扰动；电离层；Demeter；

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