基于電離層遙感的地震震前預報研究

答辯人：XXX基于電離層遙感的地震震前預報研究STARTHERE畢業(yè)答辯dissertationdefence指導老師：XXX1of19北京理工大學Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence目錄content研究背景地震預報簡介電離層綜述地震對電離層參數(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難，致力于地震前兆研究，實現(xiàn)地震震前預報意義重大越來越多的研究表明，電離層擾動和地震之間存在某種關(guān)聯(lián)性，可能據(jù)此開展地震預報技術(shù)研究。1213of19北京理工大學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。地震孕育區(qū)的地殼會發(fā)生強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，進入電離層后可引起電離層擾動。基于內(nèi)重力波的假說基于異常垂直電場的假說4of19北京理工大學Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence地震預報簡介地震預報的3要素：發(fā)震時間、地點和震級預報地震的3種方法：地震地質(zhì)法、地震統(tǒng)計法、地震前兆法地震預報的4種類型長期預報：對十年以后中期預報：兩年以后短期預報：三個月以后臨震預報：十天左右以后25of19北京理工大學Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence電離層探測技術(shù)：電離層測高儀、雷達技術(shù)、GPS、星載遠紫外光譜儀等。電離層綜述3電離層是地球大氣的一個電離區(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）和擴展F層。6of19北京理工大學Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence引起電離層擾動的原因太陽活動地磁活動大氣波動地震劇烈天氣7of19北京理工大學Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence電離層總電子含量TEC地震對電離層參數(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、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，隨震級增大，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雜，在地面不同的觀測點可能觀測到完全相反的臨界頻率f0F2的變化對于5級以上的地震，在地震附近地區(qū)出現(xiàn)電離層擾動的概率約為74.1%擾動的異常區(qū)域在經(jīng)緯度方向均可達20°～30°相對于正常日變，地震電離層前兆的最大變化率為±30%電離層的各種擾動參數(shù)中，TEC的擾動最為明顯研究現(xiàn)狀8of19北京理工大學Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence9of19北京理工大學Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence地震發(fā)生日期發(fā)生時間緯度經(jīng)度震級日本東北部海域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中國汶川14:28:430.986103.3648.0中國新疆和田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，遠紫外波段（100~200nm)的吸收與輻射較為強烈，并且擁有非常多易于辨認的特征譜線，有利于對TEC的監(jiān)測。本課題選取11次地震前后的TEC數(shù)據(jù)進行震前電離層擾動分析。11of19北京理工大學Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence開始讀入29個文件的數(shù)據(jù)讀取每個文件中特定位置處數(shù)據(jù)將數(shù)據(jù)存儲為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平均地磁活動強度。在0-9內(nèi)取值?！芀p指數(shù)表示每天的8個Kp指數(shù)之和，如果∑Kp>30則認為當天地磁活動強烈，Kp<5對電離層不構(gòu)成影響。Dst指數(shù)系統(tǒng)監(jiān)測了全球環(huán)電流感應場的強度，普遍認為當Dst指數(shù)低于-50nT并持續(xù)2小時以上時，表示磁暴可能發(fā)生。地磁活動干擾的排除13of19北京理工大學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Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefenceTEC數(shù)據(jù)結(jié)果統(tǒng)計地震與地震有關(guān)的正擾與地震有關(guān)的負擾與地磁活動有關(guān)的正擾與地磁活動有關(guān)的負擾可疑擾動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

中國汶川震前3、9天震前1、3、4、5天

中國新疆和田震前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13次15次6次1次11次17of19北京理工大學Beijinginstituteoftechnology畢業(yè)答辯dissertationdefence11次地震震前電離層TEC共發(fā)生的46次異常擾動中，地震引起的擾動共28次，占總擾動次數(shù)的61%，排除目前無法確定的可疑擾動，有4次地震可以完全通過TEC的擾動來預報，即此方法的預報成功率約為36.4%。結(jié)論conclusion

地震引起的TEC擾動一般出現(xiàn)在震前5天內(nèi)，呈連續(xù)性，擾動幅度相當，平均異常幅度在30%左右。負擾動出現(xiàn)的概率略高于正擾動，而且呈現(xiàn)更強的時間連續(xù)性。

地磁活動引起的TEC擾動一般為正擾動，且擾動幅度很大，為地震引起TEC擾動的2~3倍。擾動持續(xù)時間短，一般為1~2天。

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

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