云南地區(qū)震前舒曼諧振異常特征研究.pdf

1、中國是一個地震多發(fā)的國家,地震災(zāi)害給人民的生命健康及國家的經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來了巨大的災(zāi)難和損失。但由于地震孕育機(jī)理的復(fù)雜性,地震監(jiān)測預(yù)報(bào)仍然是一個世界性科學(xué)難題,尚處于探索階段。近年來,大量的觀測資料表明地震發(fā)生前后震中附近會出現(xiàn)不同頻率范圍的電磁輻射,地震電磁前兆研究越來越受到各國科學(xué)家的重視,被認(rèn)為是最為有效的短臨監(jiān)測手段之一。
　　基于中國地震電磁試驗(yàn)衛(wèi)星項(xiàng)目建立空一地立體觀測系統(tǒng)的實(shí)際需求,在我國首次開展了局域網(wǎng)舒曼諧振觀測試驗(yàn)

2、。本文利用云南地區(qū)永勝、通海、巧家、芒市四個0~30Hz的舒曼諧振電磁前兆監(jiān)測臺的地磁觀測數(shù)據(jù),研究舒曼異常信號幅度和極化比與地震的對應(yīng)關(guān)系,為將來中國地震電磁衛(wèi)星與地基電磁臺站觀測數(shù)據(jù)資料對比分析、地震一電離層耦合效應(yīng)研究等提供技術(shù)支持。
　　論文調(diào)研了地基被動型、地基主動型及衛(wèi)星探測三類地震電磁觀測手段的研究現(xiàn)狀,重點(diǎn)分析了地基舒曼諧振觀測在地震領(lǐng)域中的研究應(yīng)用。對比分析了壓磁、壓電、動電等幾種可能的地震電磁輻射機(jī)制。介紹電磁

3、波傳播的基本原理,推導(dǎo)了舒曼諧振在理想腔體中的電勢、特征向量、中心頻率公式。闡述了地一電離層諧振腔體內(nèi)舒曼諧振的原理及激發(fā)源的時空分布,并介紹了云南舒曼諧振地震前兆觀測臺的位置分布、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)及儀器參數(shù)。
　　利用各臺觀測的磁場譜密度數(shù)據(jù)分析了舒曼觀測的背景變化特征,其中比較明顯的有舒曼諧振季節(jié)性變化,在4月到9月夏季期間各階諧振波對應(yīng)的譜密度顯著強(qiáng)于其他月份,反映了該時段全球閃電頻發(fā)對舒曼諧振的激發(fā)效應(yīng);同時分析了舒曼諧振中心頻率

4、的日變化特征,對應(yīng)于當(dāng)?shù)厝粘鰰r刻和日落時刻中心頻率快速下降出現(xiàn)雙谷值,反映舒曼諧振中心頻率的日變化特性與電離層日出、日落時刻電離層高度、電子密度及電導(dǎo)率等參數(shù)的劇烈變化有很好的對應(yīng)性。
　　全面收集了幾個觀測站一年多來的觀測數(shù)據(jù),基于譜密度、極化比、日均值、脈沖數(shù)統(tǒng)計(jì)等方法,對云南地區(qū)2010年8月到2011年6月期間13次M4.0級以上地震事件進(jìn)行震例分析,發(fā)現(xiàn)其中有5次地震事件出現(xiàn)震前舒曼異?，F(xiàn)象。論文就其中異常較為顯著的盈江

5、M5.8級地震、紅河州M4.2級地震和臨滄東部M4.2級地震進(jìn)行詳細(xì)分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn),譜密度異常通常出現(xiàn)在震前幾天,在地震當(dāng)日增強(qiáng)幅度最大,震后逐漸恢復(fù),以高階諧振頻率對應(yīng)的譜密度顯著增強(qiáng)為特征,與國外地震舒曼異常的研究結(jié)果一致。極化比異常出現(xiàn)在震前幾天到一周的時間,以第1階、第2階諧振頻率對應(yīng)的極化比值異常增強(qiáng)為特征,極化比值超過1且持續(xù)時間達(dá)數(shù)小時。
　　最后,我們總結(jié)了云南地區(qū)地震舒曼異常的特征:異常主要出現(xiàn)在震前幾天到一周左

6、右,震后兩到三天逐漸消失;其中譜密度異常和極化比異常較為顯著,譜密度幅值異常表現(xiàn)為各階諧振頻率對應(yīng)的譜密度隨階數(shù)升高而減弱的規(guī)律被打破,某些高階諧振頻率對應(yīng)的譜密度異常增強(qiáng)十幾dB;而極化比異常則表現(xiàn)為極化比值隨諧振階數(shù)增加而增大的規(guī)律被打破,某些低階諧振頻率對應(yīng)的極化比異常增強(qiáng)且比值大于1,異常持續(xù)數(shù)小時才逐漸消失。
　　國外的觀測資料和云南舒曼諧振臺站的觀測數(shù)據(jù)均顯示舒曼諧振的中心頻率、譜密度等參數(shù)具有較好的穩(wěn)定性,且舒曼諧振