地震电离层前兆统计分析及其机理探索

当前全球面临着新的地震活跃期，2008年汶川地震及2010年海地和智利大地震给人类的生命和财产造成了重大损失。国内外诸多震例研究证实，在地震前电离层具有清晰的前兆响应，地震电离层前兆研究逐渐受到重视。然而目前对地震电离层前兆的时空分布规律及地震电离层耦合物理机理认识仍然不够清楚。本项目以汶川地震为切入点，深入分析汶川地震前电离层各参数变化情况，并结合我国1960年以来10次以上（M>7.0级）震例，利用我国电离层垂测数据，统计研究地震电离层前兆的时空分布规律。在此基础上，利用电离层物理模型，讨论异常电场幅度，探索地震电离层前兆产生的物理机理。本项目的预期成果将为地震电离层监测预测技术提供重要的理论支撑。

目前，地震电离层前兆规律及其物理成因仍然认识不清，存在争议。本项目首先开展电离层背景变化特征研究，检验四分位数法判断电离层异常的适用性。利用该方法对汶川地震前电离层垂测多参数进行了详细分析，结果表明foF2震前响应最为显著。在此基础上，对我国1960年以来14次M7.0级以上强震前电离层foF2进行了统计研究，初步获得了我国区域震前foF2异常扰动的时空分布特征。此外，开展了地震电离层前兆机理研究，研究表明异常电场假说具有更高的可信度，震中附近mV/m量级的异常电场可以显著改变电离层状态。项目执行过程中还开展了地震电离层前兆提取新方法及其与磁暴/磁静日电离层扰动特征区别研究，发现EMD（经验模态分解）与四分位数法结合更能有效地提取电离层异常信息，地震电离层前兆与磁暴/磁静日电离层扰动特征在时间及空间分布上具有显著区别。这些研究工作对发展地震电离层前兆监测预警技术具有重要意义。