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Informative Signal Analysis: Metrology of the Underwater Geomagnetic Singularities in Low-Density Ionic Solution (Sea Water)

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Journal of Signal and Information Processing 2018年第1期9卷 1-23页

作者： Osvaldo Faggioni maurizio soldani Giacomo Cozzani Rodolfo Zunino DITEN-SEALab-ACM Laboratory Department of Electric Electronic Telecommunication Engineering and Naval Architecture University of Genoa Genoa Italy Istituto Nazionale di Geofisica e Vulcanologia Rome Italy CNR—Consiglio Nazionale delle Ricerche ITD—Istituto per le Tecnologie Didattiche Genoa Italy

The paper tackles the problem of reading singularities of the geomagnetic field in noisy underwater (UW) environments. In particular, we propose a novel metrological approach to measuring low-amplitude geomagnetic signals in hard noisy magnetic environments. This research action was launched to develop a detection system for enforcing the peripheral security of military bases (harbors/coasts and landbases) and for asymmetric warfare. The concept underlying this theory is the spatial stability in the temporal variations of the geomagnetic field in the observation area. The paper presents the development and deployment of a self-informed measurement system, in which the signal acquired from each sensor—observation node—is compared with the signal acquired by the adjacent ones. The effectiveness of this procedure relates to the inter-node (sensor-to-sensor) distance, L;this quantity should, on one hand, correlate the noise and, on the other hand, decorrelate the target signal. The paper presents the results obtained, that demonstrate the ability of self-informed systems to read weak magnetic signals even in the presence of very high noise in low-density ionic solutions (i.e. sea water).

关键词： Geomatic Geophysical Signals Processing Geomagnetic Metrology Harbor Protection Counterterrorism Mag Security System

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2018年Palu、2019 RidgecrestMw 7.1和2020年Mw7.7震例研究

2018年Palu、2019 RidgecrestMw 7.1和2020年Mw7.7震例研究

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中国地球物理学会地球物理技术委员会第九届学术会议—全域地球物理探测与智能感知学术研讨会

作者： Marchetti Dedalo 朱凯光 De Santis Angelo Piscini Alessandro Perrone Loredana Sabbagh Dario Cianchini Gianfranco Campuzano Saioa A. 王婷 soldani maurizio 贺小丹 D'Arcangelo Serena Di Mauro Domenico 樊蒙璇 Nardi Adriano Orlando Martina 温佳咪于紫凝张逸群吉林大学仪器科学与电气工程学院

过去几十年中,大量学者对地震前兆中的单物理参量进行了研究,如加速矩释放(Cianchini等,2020)、b值变化(De Santis等,2011)、电离层电子密度和磁场变化(De Santis等,2019a)、粒子沉降(Fidani等人,2010)。多数情况下,地震前目标参量会发... 详细信息

过去几十年中,大量学者对地震前兆中的单物理参量进行了研究,如加速矩释放(Cianchini等,2020)、b值变化(De Santis等,2011)、电离层电子密度和磁场变化(De Santis等,2019a)、粒子沉降(Fidani等人,2010)。多数情况下,地震前目标参量会发生扰动,但扰动并不是总出现,即使出现也不确定扰动以何种形式出现。究其原因,主要有两个。一是我们观测的扰动可能是地震产生的次级反应,如断层的应力变化(大部分情况下,断层破裂的深度大约为10～50公里,无法直接测量震源位置的应力情况)。二是地震是一个复杂的现象,涉及岩石层、大气层和电离层整个地球系统。因此,对岩石层、大气层和电离层进行详细研究是理解中等地震(6≤M<7.5)和大地震(M7.5+)的孕震期地球物理特征的最好方法(De Santis等,201 9b)在本文中,我们针对近些年发生的3个7级以上地震震前六个月的岩石层(地震目录)、大气层(气候数据集)和电离层(Swarm和CSEES卫星的电子密度)数据进行了研究。本文研究的地震分别是2018年9月28日发生的印度尼西亚帕卢地震(Mw=7.5),2019年7月6日发生的美国加利福尼亚地震(Mw=7.1)和2020年1月28日发生的牙买加地震(Mw=7.7)。对于每个地震,我们研究发现了一系列现象,这些现象表明观测到的地球物理参数的变化与孕震期有关。对于印度尼西亚7.5级地震,研究发现2018年8月1 9日晚的电子密度增强,并且具有白天所特有的某些特征(赤道电离层异常-EIA)。该现象可能是同一天的其他地震活动引起的,但由于时差较大,我们排除了共震效应。中国地震电磁卫星张衡一号和Swarm Charlie和Alpha卫星均观测到该现象(Marchetti等,2019)。此外,Point Arguello ionosonde和Swarm Alpha卫星观测到201 9年美国加利福尼亚7.1级地震震前电子密度增加(De Santis等,2020),且该扰动出现时间与印度尼西亚地震相似。2020年牙买加7.7级地震的特殊之处在于,其震中位于大海(加勒比海)中,仅被极少的陆地区域包围(最大的陆地区域是牙买加,古巴和海地群岛),因此可以研究海洋对圈层耦合模型的影响。对大气参数(如气溶胶和二氧化硫)的初步研究显示,震前5到3个月会出现扰动现象,扰动位置对应于地震破裂区。以上震例研究显示,震前在大气层和电离层中出现了扰动,虽然扰动表现形式稍有不同,但都指示了孕震期,地球各圈层发生的变化。

关键词：地震多参数研究张衡一号 Swarm 岩石层-大气层-电离层耦合

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