基于GPS观测的同震电离层扰动现象及其与震源特征关系的研究

基本信息
批准号:41604135
项目类别:青年科学基金项目
资助金额:20.00
负责人:闫相相
学科分类:
依托单位:中国地质大学(武汉)
批准年份:2016
结题年份:2019
起止时间:2017-01-01 - 2019-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:夏淳亮,陈晓红,李彦川,张迎峰,姜宇
关键词:
电离层总电子含量大气波动同震电离层扰动地震电离层耦合震源特征
结项摘要

Since there are still some controversies over the preseismic ionopsheric disturbance study, and the sufficiently complex questions remain open on their physical mechanism currently,it is necessary to develop the coseismic ionopsheric disturbance (CID) research to understand the impact of earthquakes on the ionosphere more intuitively. Firstly, we focus on the variation features of ionospheric TEC (total electron.content) during several hours before and after some typical earthquakes based on GPS data. We attempt to model the TEC perturbation created by the acoustic wave caused by earthquake based on acoustic ray tracing and atmosphere-ionosphere coupling. From the observed and synthesized CID, the initial motion, waveform, period, amplitude, apparent velocity, directivity as well as wave source in near-field and far-field will be determined and analyzed. Further, we confirm that coseismic ionospheric signals do contain important information about the earthquake source, meanwhile, there are also some other factors controlling the CID parameters. Therefore, the tectonic (magnitude, focal mechanisms, co-seismic displacements, fault dip) and non-tectonic (magnetic field configuration, background ionospheric parameters, geometry of GPS-sounding) contributions in the ionospheric signature will be discussed one by one. The dependence of CID on filter methods is also taken into account. In consequence, we will provide a quantitative form among earthquake parameters, CID parameters and background geomagnetic and ionospheric parameters. Finally, we will examine the possibility to extract useful information on the rupture process of large earthquakes and the surface wave velocities in oceanic regions where seismometers are not available. It means that CID could probably serve as a new indicator of faulting sensitive to ruptures with timescale up to several minutes. Our researches follow the hot issues and are of great scientific significance. The results will establish the relationship between the ionosphere signals and seismological information, and promote the development of the lithosphere -atmosphere - ionosphere coupling theory.

目前震前电离层扰动研究机理尚不明确,加强对同震电离层扰动(CID)的研究,有利于揭示地震对电离层影响的物理机制。首先,在陆态网络等数据支持下,基于GPS观测的电离层TEC变化,获取大地震的CID在近场和远场的初动、振幅、周期、速度、方向性等参数;结合地磁场、大气波动等数据,从地磁场形态、空间天气、GPS几何学等方面,确定同震激发的大气波场(声波、重力波、Rayleigh波)传播模式,辨析CID产生、传播和演化的机理,分析影响CID的非构造因素。然后,选取典型震例,分析海啸和陆域地震CID特征和波源的异同;比较逆冲、走滑和正断型地震的CID异同;分析断层走向对CID方向性的影响;讨论同震地表垂直和水平位移对CID振幅的贡献。最后,探索CID有效信息与发震断层、同震位移等的关系。研究内容紧贴国际前沿,研究结果将建立电离层信号与发震断层性质的联系,为岩石圈-大气层-电离层耦合理论发展提供支持。

项目摘要

地震、海啸等自然灾害可以产生大气声重波,将能量从地壳传播到大气层以及电离层高度。GPS等观测技术的发展为地球各圈层耦合的研究提供了有力的工具。本项目围绕典型地震的同震电离层扰动(CID)现象,基于地基和掩星GPS 的观测,开展了广泛的研究。研究证实了小波变换等时频技术对从地基和掩星GPS数据中提取CID信息的有效性。获取了CID在近场和远场的传播振幅、周期、走时、速度和方向性等参数;尤其是基于掩星数据分析了CID在垂直方向的结构和传播特征,对CID形态学是重要的补充。辅助地磁场、地震波等其他数据,分析了CID的各类影响因素,包括GPS观测几何、地磁场位型、中性大气风场以及构造特征。基于包含固体、海洋和大气的地球模型,模拟有限断层模型产生的各类波动在各圈层的传播,证实了观测的可靠性。报道了地震/海啸后在平流层高度长时间稳定存在的大气波动信号,分析了固体地球和大气耦合作用,证实了地震/海啸后波动在全大气中的可观测性。研究结果发展了基于掩星数据提取电离层扰动信息的技术,提升了电离层地震学相关内容的认识水平,促进了岩石圈-大气层-电离层耦合理论的发展,在海啸预警等领域有一定的应用前景。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

自然灾难地居民风险知觉与旅游支持度的关系研究——以汶川大地震重灾区北川和都江堰为例

DOI:10.12054/lydk.bisu.148
发表时间:2020
2

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

基于二维材料的自旋-轨道矩研究进展

DOI:10.7498/aps.70.20210004
发表时间:2021
3

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019
4

响应面法优化藤茶总黄酮的提取工艺

响应面法优化藤茶总黄酮的提取工艺

DOI:
发表时间:2015
5

不同改良措施对第四纪红壤酶活性的影响

不同改良措施对第四纪红壤酶活性的影响

DOI:10.11766/trxb202008100444
发表时间:2022

闫相相的其他基金

相似国自然基金

1

基于GNSS观测的地震/海啸同震电离层效应的研究

批准号:41304126
批准年份:2013
负责人:王敏
学科分类:D0411
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
2

电离层突然扰动现象的形态观测与机制研究

批准号:48670191
批准年份:1986
负责人:肖佐
学科分类:D04
资助金额:3.00
项目类别:面上项目
3

用全球GPS TEC观测数据研究电离层扰动的传播特性

批准号:40304011
批准年份:2003
负责人:丁锋
学科分类:D0411
资助金额:30.00
项目类别:青年科学基金项目
4

汶川Ms8.0地震形变场特征及其演化趋势的GPS观测研究

批准号:40841013
批准年份:2008
负责人:张培震
学科分类:D0211
资助金额:20.00
项目类别:专项基金项目