【摘要】：對人類生存環(huán)境、人類社會生活影響最大的自然災(zāi)害之一就是地震災(zāi)害,而我國地震活動的頻次相對而言是比較高的,而且有著較大的強(qiáng)度和較廣的分布范圍,造成的重災(zāi)害也比較嚴(yán)重。因此,如何對地震活動進(jìn)行分析預(yù)測,降低地震災(zāi)害對人民生命、財產(chǎn)安全的破壞,已經(jīng)成為了一個亟需解決的問題。自觀測到電離層在地震前存在發(fā)生異常的情形開始,監(jiān)測、發(fā)現(xiàn)、分析電離層的變化也就成為地震分析預(yù)測方向中一個研究的熱點。而GNSS作為先進(jìn)的空間觀測技術(shù),具有全天候、大范圍、高精度、成本低等特點,在電離層探測中得到廣泛的應(yīng)用,由GNSS獲取的TEC則是揭示電離層時空變化規(guī)律和特征的重要物理參量。目前,全球IGS(International GNSS Service)已經(jīng)建立了數(shù)百個GNSS基準(zhǔn)站,而我國大陸地區(qū)也建立了數(shù)千個GNSS基準(zhǔn)站,隨著GNSS基準(zhǔn)站的不斷增加,探測高時空分辨率的TEC圖像也有了更加良好的基礎(chǔ),而進(jìn)一步開發(fā)地基GNSS電離層觀測技術(shù)也對電離層TEC研究起到了很好的推動作用。基于以上理論和硬件基礎(chǔ),本文首先對地震及其成因、電離層及電離層擾動進(jìn)行了介紹,調(diào)研了國內(nèi)外受地震影響的電離層異常的研究現(xiàn)狀,回顧了國內(nèi)外在地震電離層效應(yīng)方面震例研究的結(jié)果,除此以外,本文還介紹了地震——電離層耦合機(jī)理現(xiàn)階段的理論。然后在前述的理論基礎(chǔ)上,本文采用GNSS數(shù)據(jù),利用球諧函數(shù),建立了一種高精度的全球電離層TEC模型。并且利用IRI模型仿真數(shù)據(jù),對模型的內(nèi)外符合精度作出了評估,得出的模型精度整體較為可靠,能用來探測地震發(fā)生前的電離層TEC異常這一結(jié)論。然后利用該模型,本文對中國大陸集中在青藏高原地區(qū)的7級以上震例的震前電離層異常效應(yīng)進(jìn)行了研究,從中得到了關(guān)于強(qiáng)震前的電離層異常特征的一些初步的結(jié)論。震例統(tǒng)計分析結(jié)果如下:1)在空間天氣穩(wěn)定的條件下,強(qiáng)震發(fā)生前的數(shù)天,常常伴有電離層異�，F(xiàn)象的出現(xiàn),正負(fù)異常皆有可能。并且呈現(xiàn)出震級越高,異常幅度越大,異常區(qū)域越廣的相關(guān)趨勢;2)最大電離層異常擾動點不在震中的垂直上空,向磁赤道方向偏移3)地震引起的電離層異常變化可在磁共軛區(qū)同時觀測到;4)與劉正彥對臺灣地震發(fā)生前的電離層異常的研究結(jié)果不同,青藏高原地區(qū),一般強(qiáng)震發(fā)生前伴有明顯的正異常為主的異�，F(xiàn)象產(chǎn)生。推測是由于臺灣為海島,地震能量的發(fā)散反映在電離層上與內(nèi)陸青藏高原地區(qū)的機(jī)制有所不同導(dǎo)致。5)多數(shù)地震伴隨著正異常現(xiàn)象,僅蘆山地震伴隨著負(fù)異�，F(xiàn)象的發(fā)生。推測是由于蘆山地震發(fā)生隱式斷裂,即地震斷裂帶發(fā)生在地表以下,沒有明顯的地表活動。這可能導(dǎo)致形成的附加電場與普遍的情況相反。
【圖文】：

圖 3. 1 電離層單層模型示意圖觀測信號穿過電離層時，我們將整個電離層的信號延遲看作是一個薄球影響，也就是把所有的電子聚合在一定高度的電離層高空中，信號傳播路徑離層單層模型的交點，就是穿刺點（IPP）。于是，我們?yōu)榇┐厅c賦予了一個層延遲項的值，反映了信號傳播路徑上的電子總含量，也就是 STEC 值。穿坐標(biāo)與 STEC 值投影到天頂方向的 VTEC 值一一對應(yīng)組合，就能依此建立模本文采用的是 SLM 投影函數(shù)： 21 1cos '1 sin 'f zzz （3而：sin ' sinRz zR H （3H 代表電離層薄層高度，這里取 450 km。由圖 3.1，我們在已知測站點和衛(wèi)星坐標(biāo)時，不難得出穿刺點經(jīng)緯度的

圖 4.1 CODE 發(fā)布結(jié)果（上）與觀測值直接計算模型（下）（單位：TECU）如圖 4.1 所示，上面的 4 幅子圖為官方發(fā)布的 GIM 產(chǎn)品結(jié)果，下面的 4 幅子圖則是建模得到的GIM結(jié)果�？梢园l(fā)現(xiàn)，對應(yīng)子圖之間的GIM在大體上一致，也就是說建模結(jié)果能夠較好的符合官方發(fā)布的 GIM 產(chǎn)品。表明了建模方法和程序?qū)崿F(xiàn)在整體上是可行的。直接計算兩者之間一天內(nèi)的差距，，均方根誤差 RMSE值為 5.7477 TECU。這個差距相對較小，表明計算結(jié)果與 CODE 發(fā)布的結(jié)果接近，在一定程度上是可靠的。圖 4.2 是圖 4.1 在中國大陸及周邊地區(qū)范圍內(nèi)的放大顯示，能更加直觀的表示我們的全球模型在針對中國區(qū)的 TEC 異常探測時，是非�？煽康�。事實上在這個區(qū)域內(nèi)，均方根誤差可以達(dá)到 1.4530TECU。這個差距是非常小的，表明計算結(jié)果在目標(biāo)區(qū)域的可靠程度實際上還要更高。
【學(xué)位授予單位】：中國地震局地震研究所
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：P315.7

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