美国加利福尼亚州M 6.0地震前电离层TEC异常分析

 针对2014 年8 月24 日世界时10:20 发生在美国加利福尼亚州地区(38.21°,-122.32°)的M 6.0 地震,利用美国地区全球定位系统(GPS)双频观测台网和欧洲定轨中心(CODE)绘制的全球电离层地图(GIM),分析震前上空电离层电子浓度总含量(TEC)的时间和空间变化。结果表明,震前2 d 震中附近区域TEC 相对于前25 d,TEC 下边界限出现明显负异常;通过对全球范围电离层TEC 变化的空间分析,震前2 d 震中附近区域异常减小的时间持续约40 h,且TEC 减小幅度和相对变化较为明显。此次地震前电离层TEC 异常减少,与以往亚洲地区地震的统计分析结果较为一致,但对北美地区地震空间前兆规律还有待于积累更多资料及分析。     

利用NOAA数据分析地震前总电子含量异常

利用美国国家海洋和大气管理局（NOAA）发布的电离层总电子含量（TEC）数据,采用从点到面的分析方法,分析了墨西哥2012年3月20日和4月12日两次地震前的TEC数据,发现两次地震前均出现TEC异常,具体表现为：以点计算的震中TEC波形图显示3月20日震前的3月7日、3月15日和3月18日出现TEC异常,4月12日震前的4月4日和4月11日出现TEC异常;以面计算的TEC分布显示震中周边区域在震前出现异于其他地区的TEC增大或减少.     

由GPS探测的Sumatra地震前电离层异常研究

2016年3月2日苏门答腊发生Mw7.8级地震.为了研究此次地震与电离层的耦合关系,采用欧洲定轨中心提供的Global Ionosphere Map(GIM)数据,利用滑动四分位距法探测了震中的TEC时间序列.在排除太阳与地磁活动的干扰后,结果发现在震前第8d震中地区电子含量明显降低,coco观测站也观测到TEC负异常现象.全球TEC异常分布图显示TEC异常持续约6h,最大幅度达到-6TECU.异常区域主要出现在孕震区内,最大异常区域并不垂直于震中位置,而是出现在靠近赤道异常边界的一侧,但是对应磁共轭区内并无明显TEC异常出现,这可能是Sumatra地震的电离层前兆之一.     

2009年青海海西地震序列的潜热通量异常时空特征

 采用美国国家环境预报中心（NCEP）的地表潜热通量资料,对2009年8月28日青海海西6.4级地震及其余震前的潜热变化过程进行分析发现,① 主震前6d,震中附近开始出现潜热异常,然后异常幅度增强、面积扩大,并向震中迁移;② 余震前也出现了明显的潜热异常,但其时空演化过程不同于主震前的潜热异常;③ 潜热异常位置与震中具有良好的空间对应关系,其中都兰余震前的潜热异常位置与震中位置重合。本案例分析表明,震前地表潜热异常应是地震孕育尤其是临震过程的一种典型的岩石圈-盖层-大气耦合（LCA）效应,进一步的研究有望揭示特定地震区震前及余震序列的潜热通量异常规律,有益于地震监测预报研究与防灾减灾。     

基于张衡一号电磁卫星数据对印尼Ms 7.4地震的研究

以2018年9月28日印尼Ms 7.4地震为背景, 利用张衡一号电磁卫星观测的ULF磁场X, Y和Z三分量数据, 采用滑动四分位(IQR)算法、滑动主成分分析算法(PCA)和短时傅里叶变换算法(STFT), 对震中范围的时空电磁数据进行分析, 结果显示 3 种算法都能有效地提取到震前异常。1) X,Y和Z分量均值震前7天开始出现异常, 随着发震时间临近, Y和Z分量的异常程度逐渐增加, 震前2天达到峰值, Y分量最大异常达到0.7 nT, 震后异常慢慢消失; 2) 震前5天主成分出现异常, 第一主成分占比急剧下降, 下降幅度超过15%, 第二、第三主成分占比急剧上升, 异常持续3天; 3) 震前9天, 13和25 Hz功率谱密度占比同时出现大幅异常, 13 Hz占比上升35%, 25 Hz占比下降超过40%, 13 Hz占比出现正异常, 最大正异常达到0.1, 25 Hz占比出现负异常, 最大负异常达到?0.15, 震后异常消失。结合同时段的太阳地磁活动情况, 认为上述电磁异常可以作为印尼地震的前兆。     

2016年10月6日台湾MS5.9级地震热红外异常研究

本文利用中国静止气象卫星FY-2E/G红外遥感资料,应用小波变换和相对功率谱法对2016年10月6日台湾MS 5.9级地震进行震例数据处理和分析.结果表明,震前热异常具有明显时空特征,2016年6月初震中以北区域出现热红外异常现象,并且异常区域随时间推移不断扩大,至7月1日天异常面积达到最大,随后逐渐收缩至消失,但随后在震中附近又开始出现热红外异常,该异常在8月5日异常值达到最大,随后逐渐消失.该次地震热红外异常特征显著,容易识别,可作为地震前兆异常信息之一,验证了卫星热红外异常在地震预判方面的作用,为今后卫星热红外在地震前兆识别中提供了震例素材和判定依据.     

1998年张北地震前的大气增温异常

 地震前的热异常已有许多研究,大多研究得出的异常区域面积过大或者远离震中以至于难以判断震中。用温度相减法研究张北地震前的温度变化,发现震前13天张北附近出现了孤立的增温区,张北站增温5.8℃,是当天整个中国东部地区的最大增温值。增温区长轴为北东向,区内分布有北东向尚义-多伦断裂。震前1天沿北西向张北—渤海断裂带张北的增温也达到最大值,张北地震即发生在这两组断裂汇而不交的部位。将增温区中心预测为震中,误差大概为80km,这一数值结果比目前大多数热异常的研究结果好,显示出气象数据在地震研究中有一定应用价值。同时,气象数据的观测和加工有全国统一的规范,处理起来简单方便,本文提出的温度相减法,简便易行,由于使用的是温度的相对变化,避免了各地小气候不同导致的温度差异。如果结合地震台网观测数据,在地震预测研究中能发挥更好的效果。     

巧家Ms5.0地震的地磁异常过程分析

通过2020年5月18日巧家M_s5.0级地震的震中周边200 km范围内的地磁总强度和地磁矢量监测区域震前至震后几期的测量数据对比，分析了巧家地震的地磁异常特征.结果表明，巧家地震的地磁异常在震前14个月开始出现，震中在磁偏角、磁倾角的零变线上，且在水平分量弱变区域中—而不是在地磁要素变化大的区域.距震中越远，这些地磁要素的变化有增大的趋势.     

支持向量机在地震预测中的应用

利用支持向量机分析了发生在美国加州中部的2次6级以上地震的震前大地脉动.通过对离地震最近的3个地震台站的地震数据进行震前大地脉动分析,结果表明:支持向量机能有效地区分震前大地异常脉动和平静时期的大地脉动,并且随着地震的临近预报准确率逐渐增加;2次地震的震前大地异常脉动分别始于地震前48 h和12 h.分析了加州CI地震台网内的14个地震台站记录的2003年12月22日发生在加州中部的6.4级地震所观测的震前脉动数据,发现处在震中附近的12个地震台站均观测到震前大地的异常脉动,且距离震中附近的断层越近,监测到震前脉动异常的几率越大.对3个观测站进行连续监测,结果表明:监测到大地震(M≥5)所引发的震前脉动异常的概率大于小地震(M＜5).因此,该方法有望发展成为地震预报的一种有效手段.     

台湾恒春地震前的卫星热红外异常特征及其机理

构造地震前卫星热红外异常是国际地震界与遥感界的共同研究热点。分析2006年12月26日台湾恒春7.2级地震前出现的卫星热红外异常现象,其特征表现为:震前6d在菲律宾东部太平洋海域出现片状热异常,并不断向西迁移;震前2d到达菲律宾;之后沿马尼拉海沟转为北上,并由远到近、逐渐向震中迁移,同时异常的强度及范围逐渐扩大;临震前1d达到高峰,升温幅度约10℃。结合该震区构造背景,对此次卫星热红外异常与构造活动的关系进行了分析,表明震前红外异常的出现及其时空演化受构造活动控制显著。利用已有遥感-岩石力学基础实验结果,对震前红外异常的产生机制进行了讨论,提出震前构造应力场的迁移与集中活动所激发与加剧的应力热与地热的传递,及其与孕震区温室效应的叠加,是此次地震卫星热红外异常产生的主要机理。     

Analysis of ionospheric anomalies before the 2011 <Emphasis Type="Italic">M</Emphasis><Subscript>w</Subscript> 9.0 Japan earthquake

On March 11, 2011, a large earthquake of Mw=9.0 occurred near the east coast of Honshu, Japan. This paper investigates preearthquake ionospheric anomalies during the earthquake period, using data from global navigation satellite systems and ionosonde stations near the epicenter. A clear anomaly that occurred on March 8 lasted 6 hours. Eliminating ionospheric anomalies that may have been caused by solar activities and magnetic storms, we believe that a positive anomaly on March 8 was very possibly an ionospheric precursor. The affected ionospheric area on March 8, which is evident on a vertical total electron content distribution map, extended to 50° in longitude and 20° in latitude, with length ratio approximately 3:1. The anomaly peak arose from 15:00-19:00 LT, and its location did not coincide with the vertical projection of the epicenter, but was instead to its south. Corresponding ionospheric anomalies are also observed in the magnetically conjugated region. There were no obvious ionospheric anomalies in other parts of the world. To analyze changes in the ionospheric anomaly, computerized ionospheric tomography technology was used to invert the spatial and temporal distribution of electron density in the ionosphere. The ionospheric anomaly on March 8, 2011 is suggested to be an ionospheric precursor of the March 11 earthquake in Japan.     

Study of the ionospheric anomaly before the Wenchuan earthquake

The behavior of the ionosphere before the Wenchuan earthquake is analyzed with the global TEC and ionospheric foF2 observed at Xiamen. It can be found from TEC maps that in the afternoon (16―18LT) on May 9, 2008, 3 days before the earthquake, there is an enhancement of TEC with an amplitude of 10―15 TECU appearing in the east-south direction of Wenchuan, and another enhancement appears at the conjugate region of the Southern Hemisphere with an amplitude of 10 TECU, but no obvious in-crement or decrement can be seen in other regions on global scale. It can also be found that on May 6 (6 days before the great earthquake), there is a decrement of TEC with small amplitude of 4TECU and larger area with 80° along the longitude in southern China, and there is no synchronous decrement observed at the conjugate region of the Southern Hemisphere. There are also many anomalies ob-served by ionosondes across China. The result shows that foF2 and TEC abnormally increased, which is different from pervious results that ionospheric parameters decreased prior to earthquakes. Pre-liminary results suggest that the enhancement on May 9 maybe has a close relationship with the pos-sible enhancement of ionospheric electric fields, and it may be an ionospheric precursor of earth-quakes. Whereas the decrement on May 6 may be attributed to the geomagnetic disturbance appearing on May 5.     

Abnormally large short term and impending earthquake geomagnetic anomaly implies a possibility of earthquake pre warning

The study found that strong magnetic anomalies repeatedly took place before big earthquakes. Based on geomagnetic record analysis results,we discussed a possible pattern of the magnetic anomalies prior to earthquake. In meizoseismal area or epicenter,in a time period of 36 h to about 10 min before earthquake,the exceptional big geomagnetic change increases with the magnitude of earthquake. We calculated that,in a place of 1 km from the epicenter,the magnetic anomaly before destructive earthquakes of Ms 6～9 can reach to 102～104 nT(the magnitude of earth magnetic field is 104 nT) ,rather than the magnitude of 10 nT from seismomagnetic effect theories since 1960s. From this we speculated the abnormal magnetic ULF near epicenter before earthquake seems to be an "intermittent magnetic eruption". Accordingly,we proposed that geomagnetic induction earthquake alarm can be a new pre-warning method to surmount hardship in solving the puzzledom of earthquake imminent prediction.     

Storm-time ionospheric disturbances monitored by GPS beacon measurements

The Total Electron Content (TEC) during three great storms, from April to August 2000, was collected by means of a GPS receiver located in Jingzhou (30.4° N, 112.2° E). The time-latitude-dependent features of ionospheric storms are identified using TEC difference images based on the deviations of TEC during storm relative to quiet time. The responses of ionospheric TEC to magnetic storms were analyzed. The results show that: 1) In middle and low latitude, ionospheric storms effects are more apparent in local day time than at night: 2) Ionospheric storm effects are more dominant near the hump of the equatorial anomaly region than in other regions of TEC measurements; 3) The positive effects during the main phase of ionospheric storm may be caused by electric fields in low latitude; 4) During the recovery period of ionospheric storm, the negative phase of storm may be due to the perturbation of the neutral gas composition. Foundation item: Supported by the National Natural Science Foundation of China (49984001) Biography: Pei Xiao-hong (1977-), male, Master candidate, research direction: studying ionosphere on GPS beacons.     

中心楼梯参与整体框架结构计算的地震反应分析

现行的设计和PKPM程序均未考虑到楼梯参与整体框架结构的计算,但5．12汶川地震和4．14玉树地震表明楼梯间的破坏均很严重。利用有限性分析软件SAP2000建立了楼梯布置在几何中心的模型和无楼梯对比模型的框架结构。计算结果表明,考虑楼梯后：楼层位移减小,Y方向（顺着楼梯斜板方向）的刚度大于X（垂直楼梯斜板方向）方向刚度;楼梯间的框架柱的轴力增大了2．6倍,剪力X／Y方向增大了1．6／3倍,弯矩XIY方向增大了1．1／1．6倍;楼梯问梯柱轴力、剪力、弯矩是对比模型相应最大内力的0．71,0．73,0．3倍,说明按构造设计的梯柱也是抵抗地震的薄弱环节,尤其是轴力和剪力。针对楼梯间框架柱和梯柱的加强设计给出了建议。     

Wenchuan earthquake: Brightness temperature changes from satellite infrared information

By using an alternative processing method for satellite infrared remote sensing data and adopting the China Geostationary Mete-orological Satellite (FY-2C) infrared remote sensing brightness temperature data, we studied the great 2008 Wenchuan Ms8.0 earthquake. Results indicate the obvious characteristic period and amplitude, and distribution of thermal infrared anomalies before the Wenchuan earthquake. And we discussed the mechanism of the observed pre-earthquake thermal anomalies. The characteristics of observed thermal infrared anomalies are easy to be recognized and applied, and could provide a criterion for thermal anomalies of earthquakes.     

中国汶川Ms 8.0级地震前NDVI变化特征及其佐证

 利用归一化植被指数（NDVI）数据,探测了汶川Ms 8.0级地震前植被变化情况。对震前9年的NDVI数据先做整体变化分析,没有发现明显的植被退化现象;再对时间序列数据进行逐年比对,发现两个比较明显的植被退化现象。其一,2006年与2005年相比,龙门山断裂东部的四川盆地大部分地区6—9月NDVI均值明显减小,幅度为0～20％。推测原因为震前四川盆地受挤压变形,产生热弹效应放热致使地表升温,进一步与大气耦合导致长期干旱少雨,破坏植被正常生长条件,使植被退化。因此,2006年四川盆地大范围植被退化现象可视为震前异常。其二,2008年5月上旬与2007年相比,龙门山断裂带上发现明显的植被退化现象,成条带状分布,NDVI下降幅度超过20%。这可能与临震前龙门山断裂带上发生某些物理化学变化有关,即临震前龙门山断裂带地壳岩石的破裂发育、断裂之间以及岩石之间的摩擦滑移,导致地下热物质上涌和摩擦生热释放,造成短期（近）地表高温,破坏了植被的正常生长条件,使其退化。因此,可以看作震前短期异常。此外,沿着时间尺度和空间尺度,找到一些震前中期和短期异常佐证,以增加植被异常判断的可信度。     

电离层峰值变化特性及其影响因素分析

电离层延迟误差是影响GNSS高精度定位的重要误差来源之一,分析和掌握各因素对电离层变化规律的影响,有助于建立高精度电离层模型。为此,本文采用IGS中心提供的1999年~2015年电离层GIM数据计算南北半球不同经度圈的峰值不对称指数,分析其与太阳活动情况和地磁活动情况的相关性,并对单日电离层峰值变化情况进行分析。通过分析表明：(1)峰值不对称指数具有明显的年周期性和季节周期性;(2)西半球峰值不对称指数与太阳黑子数的相关性大于东半球,但东半球和西半球峰值不对称指数与地磁指数相关性几乎相同;(3)除08:00 LT ~ 10:00 LT(Local Time) 赤道两侧不存在明显峰值外,剩余时段均有明显的峰值,且通常在12:00 LT ~ 16:00 LT 取得极大值。