【摘要】：地震、海嘯以及火山爆發(fā)等固體地球事件均可能引發(fā)可探測(cè)的電離層擾動(dòng)。近年來(lái)隨著GNSS在地學(xué)研究中的廣泛應(yīng)用,利用GNSS電離層總電子含量進(jìn)行同震電離層擾動(dòng)(Co-seismic Ionospheric Disturbances,CIDs)探測(cè)成為研究的熱點(diǎn)。本論文旨在系統(tǒng)研究地基GNSS TEC探測(cè)CIDs的方法和技術(shù),為利用GNSS觀測(cè)值進(jìn)行地震、海嘯預(yù)警提供理論基礎(chǔ)和技術(shù)支持。論文從GNSS電離層擾動(dòng)序列的提取、擾動(dòng)傳播特征分析方法以及測(cè)站分布、地震類(lèi)型和衛(wèi)星幾何條件對(duì)CIDs探測(cè)影響等方面展開(kāi)研究。主要工作和結(jié)果如下:(1)根據(jù)地震海嘯中產(chǎn)生的聲波、重力波與大氣的耦合原理,分析其傳播特性,為地震海嘯引起的電離層擾動(dòng)信號(hào)探測(cè)提供理論支撐。地表破裂以及Rayleigh波傳播激發(fā)向上傳播的聲重波,8-10min傳播至電離層高度,之后分別以聲波和Rayleigh波速度沿水平方向傳播;海嘯激發(fā)的重力波在電離層中引起的擾動(dòng)的水平傳播速度與海嘯波一致,但其向上傳播至電離層高度大約需要60min,且與海面信號(hào)存在10min左右的水平延遲。(2)闡述了利用GNSS數(shù)據(jù)提取電離層擾動(dòng)序列的方法以及擾動(dòng)傳播特征分析方法。本文采用Savitzky-Golay濾波法來(lái)提取電離層擾動(dòng)序列,該方法可以較好地保留擾動(dòng)波形、頻率等信息;通過(guò)對(duì)比幾何解析法、二維擾動(dòng)圖、時(shí)間-距離圖以及頻譜分析圖等擾動(dòng)傳播分析,發(fā)現(xiàn)各方法在實(shí)時(shí)處理、測(cè)站分布等方面各有利弊,在對(duì)實(shí)例進(jìn)行分析時(shí)需要結(jié)合四種方法綜合進(jìn)行分析。(3)采用全球范圍內(nèi)四個(gè)地震實(shí)例,針對(duì)測(cè)站分布情況不同(密集或稀疏),采用不同的分析方法,較為全面地對(duì)其激發(fā)的CIDs的傳播特征(波形、到時(shí)、傳播方向、速度、頻率等)進(jìn)行分析,證明在地震發(fā)生后,電離層中會(huì)出現(xiàn)由不同擾動(dòng)源激發(fā)的不同類(lèi)型的擾動(dòng),傳播特征各異。(4)對(duì)比分析四個(gè)震例的地震類(lèi)型(逆沖型、走滑型或復(fù)合型),通過(guò)逆沖型或復(fù)合型地震(產(chǎn)生垂直位移)均激發(fā)了可探測(cè)的CIDs,而走滑型地震(僅產(chǎn)生水平位移)不能激發(fā)可探測(cè)的CIDs,進(jìn)一步驗(yàn)證CIDs是由垂直位移引起的;分析了衛(wèi)星射線路徑不同對(duì)CIDs探測(cè)的影響,當(dāng)視線僅穿過(guò)正(負(fù))能量區(qū)時(shí),幅值較大易于探測(cè),當(dāng)視線等長(zhǎng)穿過(guò)正負(fù)能量區(qū)時(shí),幅值較小影響信號(hào)正確識(shí)別。
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類(lèi)號(hào)】：P228.4;P315.7
【圖文】：

武漢大學(xué)碩±學(xué)位論文第二章地巧－電離層岕合原理逡逑離層巧況逡逑高層大氣中的中性氣體分子在各種射線Ｗ及商能粒子的作用下部產(chǎn)生了大量的電子和正離子，形成仍為中性粒子體的區(qū)域（宏觀上），層。電離層高度在６０－１０００ｋｍ左右，由于不同強(qiáng)度太陽(yáng)福射能量Ｗ密度的影響，其中的電子密度隨高度不同而變化。按照不同電子密度峰的高度，可１＾將整個(gè)電離層分為３層，即０層、Ｅ層和Ｆ層，而ＦＦ１、Ｆ２兩層。如圖所示，電離層中電子密度最大的處于Ｆ２層（高ｋｍ），電子密度在白天最大可達(dá)ｌ0ｉ２ｅ／ｗ３。逡逑

武奴大學(xué)碩出學(xué)位論文邐逡逑Ｍ邐Ｙ邋—邋ｙ逡逑Ｙｉ邋二苦（３．２－：ｌ）逡逑臺(tái)邋Ａｘ逡逑其中，Ｍ為擬合階數(shù)，為系數(shù)矩陣。根據(jù)擬合得到的Ｗ次多項(xiàng)式；７ｂ．）：逡逑Ａ似＝邐（３．２－２）逡逑臺(tái)邋Ａｘ逡逑廣邐＿｜２逡逑基于最小二乘思想，使得成立。逡逑ｉ－ｍ逡逑圖３．２．１出了采取不同窗日長(zhǎng)度和階數(shù)的結(jié)果，根據(jù)濾波算法原理和實(shí)驗(yàn)結(jié)逡逑果可知，Ｗ越大，曲線平滑性相對(duì)越好，但曲線的特性不明顯；Ｍ越大，失真逡逑率越低，但低頻部分的平滑度低，且計(jì)算量大。逡逑（ａ）邋４－ｏｒｄｅｒ邋ｆｉｌｔｅｒ邐（ａ）邋７－ｏｒｄｅｒ邋ｆｉｌｔｅｒ邐（ａ）邋１０－ｏｒｄｅｒ邋ｆｉｌｔｅｒ逡逑＇

／邋＝邋１．０４ｗ化，根據(jù)第二章內(nèi)容可知，其符合重為波的傳播特征，因此可＆判斷，逡逑此次地震中產(chǎn)生了向上傳播的重力波，在電離層中引起擾動(dòng)。逡逑３．３．３時(shí)間－距離困逡逑對(duì)于地震、海V/Ｗ及核爆炸等點(diǎn)源類(lèi)事件激發(fā)的電離層擾動(dòng)可＾！采用距離時(shí)逡逑間－距離圖進(jìn)行分析，即將電離層擾動(dòng)位置表示為時(shí)間的函數(shù)。根據(jù)圖中化動(dòng)值逡逑分布容易得到擾動(dòng)傳播速度。逡逑圖３．３．２為根據(jù)地震實(shí)例繪制的時(shí)間－距離圖。圖３．３．２左圖采用２０１１年３月逡逑１１曰日本ＧＥＯＮＥＴ數(shù)據(jù)采用ＳＧ濾波方法得到的擾動(dòng)與震中之間距離隨時(shí)間變逡逑化的關(guān)系，容易區(qū)分出圖中速度不同的擾動(dòng)，圖中標(biāo)識(shí)出直線的斜率即為對(duì)應(yīng)擾逡逑動(dòng)的傳播速度。隨著擾動(dòng)傳播距離增大，會(huì)受到各種因素的影響，如地磁作用力、逡逑大氣風(fēng)等，使得實(shí)際傳播結(jié)果較為復(fù)雜，因而得到的時(shí)間－距離圖中可能會(huì)出現(xiàn)逡逑擾動(dòng)量重疊或者扭曲的情況，如圖３．３．２右圖所示，右圖為根據(jù)同一天美國(guó)ＣＯＲＳ逡逑網(wǎng)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)采用同樣ＳＧ濾波方法得到的時(shí)間－距離圖。逡逑１０００￣￣‘——‘即Ｓ邋巧…８邋‘——，＿＿助邋Ｗ＾邋邐ＧＰ邋巧邋ＲＮ１５，邐，邐。＂逡逑

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本文編號(hào)：2780406