基于電離層遙感的地震震前預(yù)報(bào)研究

答辯人：XXX基于電離層遙感的地震震前預(yù)報(bào)研究STARTHERE畢業(yè)答辯dissertationdefence指導(dǎo)老師：XXX1of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence目錄content研究背景地震預(yù)報(bào)簡(jiǎn)介電離層綜述地震對(duì)電離層參數(shù)的影響分析總結(jié)數(shù)據(jù)處理與分析2of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence研究背景近年來，地震給人類造成了巨大的災(zāi)難，致力于地震前兆研究，實(shí)現(xiàn)地震震前預(yù)報(bào)意義重大越來越多的研究表明，電離層擾動(dòng)和地震之間存在某種關(guān)聯(lián)性，可能據(jù)此開展地震預(yù)報(bào)技術(shù)研究。1213of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence地震引起電離層前兆的物理解釋地震引起的重力振蕩在震前抵達(dá)電離層后，仍具有較高的能量，從而可引起電離層等離子體等成分的擾動(dòng)。地震孕育區(qū)的地殼會(huì)發(fā)生強(qiáng)烈的氣體釋放和輻射。在近地表大氣層中產(chǎn)生大量的離子，形成垂直地面電場(chǎng)，進(jìn)入電離層后可引起電離層擾動(dòng)。基于內(nèi)重力波的假說基于異常垂直電場(chǎng)的假說4of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence地震預(yù)報(bào)簡(jiǎn)介地震預(yù)報(bào)的3要素：發(fā)震時(shí)間、地點(diǎn)和震級(jí)預(yù)報(bào)地震的3種方法：地震地質(zhì)法、地震統(tǒng)計(jì)法、地震前兆法地震預(yù)報(bào)的4種類型長(zhǎng)期預(yù)報(bào)：對(duì)十年以后中期預(yù)報(bào)：兩年以后短期預(yù)報(bào)：三個(gè)月以后臨震預(yù)報(bào)：十天左右以后25of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence電離層探測(cè)技術(shù)：電離層測(cè)高儀、雷達(dá)技術(shù)、GPS、星載遠(yuǎn)紫外光譜儀等。電離層綜述3電離層是地球大氣的一個(gè)電離區(qū)域，高度范圍大約在60km至1000km。電離層分層：按照電子密度峰值，電離層大致可以分為D層、E層和F層，其中F層還可分為F1層和F2層。除正規(guī)層次外，電離層區(qū)域還存在不均勻結(jié)構(gòu)，如偶發(fā)E層（Es）和擴(kuò)展F層。6of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence引起電離層擾動(dòng)的原因太陽活動(dòng)地磁活動(dòng)大氣波動(dòng)地震劇烈天氣7of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence電離層總電子含量TEC地震對(duì)電離層參數(shù)的影響分析4地震發(fā)生前的1～4天內(nèi)，電離層TEC普遍減小。根據(jù)地震的震級(jí)、震中等情況不同，減小的幅度也有所差異。臨界頻率f0ES值有的呈下降有的呈增加趨勢(shì)，隨震級(jí)增大，波及電離層范圍越大。電子濃度和電子溫度或升高或下降，氧離子濃度也有起伏。排除非地震因素的影響，可以確定是地震引起的電離層等離子體異常。電離層突發(fā)層ES電離層等離子體參數(shù)

F2層臨界頻率f0F2震前F2層臨界頻率的變化十分復(fù)雜，在地面不同的觀測(cè)點(diǎn)可能觀測(cè)到完全相反的臨界頻率f0F2的變化對(duì)于5級(jí)以上的地震，在地震附近地區(qū)出現(xiàn)電離層擾動(dòng)的概率約為74.1%擾動(dòng)的異常區(qū)域在經(jīng)緯度方向均可達(dá)20°～30°相對(duì)于正常日變，地震電離層前兆的最大變化率為±30%電離層的各種擾動(dòng)參數(shù)中，TEC的擾動(dòng)最為明顯研究現(xiàn)狀8of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence9of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence地震發(fā)生日期發(fā)生時(shí)間緯度經(jīng)度震級(jí)日本東北部海域14:4638.1142.69.0日本北海道地區(qū)8:20:511447.1日本本州東部7:43:42140.87.0中國(guó)汶川14:28:430.986103.3648.0中國(guó)新疆和田2008.3.2110:31:3435.481.47.3印尼蘇門答臘16:08:33967.7緬甸6:42:04.795.56.2老撾16:56:16.61016.6所羅門群島4:39:55156.77.8印尼蘇門答臘島西北近海8:58:55.295.98.7印尼伊里安島10:42:34135.37.5數(shù)據(jù)處理與分析510of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence

CODE（歐洲定軌中心）提供的GPSTEC空間分辨率為：5°×2.5°。

GUVI（TheGlobalUltravioletImager）反演得到的TEC空間分辨率為白天：1.7641°×1.7641°夜間：0.7°×0.7°。電離層大氣中，遠(yuǎn)紫外波段（100~200nm)的吸收與輻射較為強(qiáng)烈，并且擁有非常多易于辨認(rèn)的特征譜線，有利于對(duì)TEC的監(jiān)測(cè)。本課題選取11次地震前后的TEC數(shù)據(jù)進(jìn)行震前電離層擾動(dòng)分析。11of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence開始讀入29個(gè)文件的數(shù)據(jù)讀取每個(gè)文件中特定位置處數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)存儲(chǔ)為29*12的矩陣求取中值繪制并輸出圖形結(jié)束MATLAB程序流程圖如下：12of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence選取地磁指數(shù)Kp和Dst。Kp指數(shù)用來描述行星三小時(shí)平均地磁活動(dòng)強(qiáng)度。在0-9內(nèi)取值。∑Kp指數(shù)表示每天的8個(gè)Kp指數(shù)之和，如果∑Kp>30則認(rèn)為當(dāng)天地磁活動(dòng)強(qiáng)烈，Kp<5對(duì)電離層不構(gòu)成影響。Dst指數(shù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)了全球環(huán)電流感應(yīng)場(chǎng)的強(qiáng)度，普遍認(rèn)為當(dāng)Dst指數(shù)低于-50nT并持續(xù)2小時(shí)以上時(shí)，表示磁暴可能發(fā)生。地磁活動(dòng)干擾的排除13of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefenceTEC數(shù)據(jù)結(jié)果分析新疆和田地震14of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefenceTEC數(shù)據(jù)結(jié)果分析新疆和田地震15of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefenceTEC數(shù)據(jù)結(jié)果分析新疆和田地震16of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefenceTEC數(shù)據(jù)結(jié)果統(tǒng)計(jì)地震與地震有關(guān)的正擾與地震有關(guān)的負(fù)擾與地磁活動(dòng)有關(guān)的正擾與地磁活動(dòng)有關(guān)的負(fù)擾可疑擾動(dòng)日本東北部海域震前1-5天

1次

日本北海道地區(qū)震前1、2、5、6天

1次

日本本州東部震前1天震前2、4、10天1次

中國(guó)汶川震前3、9天震前1、3、4、5天

中國(guó)新疆和田震前1、2天

1次印尼蘇門答臘震前1、4天

4次緬甸

震前7、8天1次

老撾

震前3、4、5、6天

1次所羅門群島

震前7、8天2次1次

印尼蘇門答臘島西北近海

1次

3次印尼伊里安島震前1、4天

2次總計(jì)13次15次6次1次11次17of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence11次地震震前電離層TEC共發(fā)生的46次異常擾動(dòng)中，地震引起的擾動(dòng)共28次，占總擾動(dòng)次數(shù)的61%，排除目前無法確定的可疑擾動(dòng)，有4次地震可以完全通過TEC的擾動(dòng)來預(yù)報(bào)，即此方法的預(yù)報(bào)成功率約為36.4%。結(jié)論conclusion

地震引起的TEC擾動(dòng)一般出現(xiàn)在震前5天內(nèi)，呈連續(xù)性，擾動(dòng)幅度相當(dāng)，平均異常幅度在30%左右。負(fù)擾動(dòng)出現(xiàn)的概率略高于正擾動(dòng)，而且呈現(xiàn)更強(qiáng)的時(shí)間連續(xù)性。

地磁活動(dòng)引起的TEC擾動(dòng)一般為正擾動(dòng)，且擾動(dòng)幅度很大，為地震引起TEC擾動(dòng)的2~3倍。擾動(dòng)持續(xù)時(shí)間短，一般為1~2天。

掌握了這些擾動(dòng)特征，就可以通過監(jiān)測(cè)電離層TEC的擾動(dòng)來實(shí)現(xiàn)震前地震預(yù)報(bào)。結(jié)果統(tǒng)計(jì)特征分析18of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence較為密集和全面的電離層監(jiān)測(cè)網(wǎng)的建立電離層異常擾動(dòng)的判斷地震電離層前兆確認(rèn)地震影響電離層或者是兩者相互作用的機(jī)理研究實(shí)踐工作的展開地震電離層前兆研究的重點(diǎn)與難點(diǎn)6總結(jié)1234519of19北京理工大學(xué)Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence地震發(fā)生前的幾天或者幾個(gè)小時(shí)電離層擾動(dòng)確實(shí)存在，這為我們進(jìn)行地震的短臨預(yù)報(bào)提供了一個(gè)有用的工具。但是還有許多值得我們?nèi)ド钊胙芯康膯栴}，對(duì)地震電離層擾動(dòng)現(xiàn)象，提出好的物理解釋模型是今后的一個(gè)研究方向。相信在不久的將來，利用電離層數(shù)據(jù)進(jìn)行短、臨地震預(yù)報(bào)將會(huì)成為一種常規(guī)技術(shù)，為人類的防震減災(zāi)工作提供更好的服務(wù)。結(jié)語THANKYOU畢業(yè)答辯dissertationdefence附：

做一個(gè)好PPT的原則01明確目標(biāo)與主題1-確定PPT目的2-緊扣主題內(nèi)容3-適應(yīng)受眾需求02結(jié)構(gòu)與布局規(guī)劃1-清晰邏輯框架2-突出重點(diǎn)信息3-統(tǒng)一風(fēng)格與配色方案03文字與圖片運(yùn)用1-簡(jiǎn)