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NASDA地震遥感前沿项目综述报告

国际地震动态 2005年第11期26卷 22-32页

作者： M. Hayakawa O.A. Molchanov NASDA/UEC team 辛长江

在神户地震灾难后,日本政府的原科学技术厅就提出了综合地震前沿研究项目。在这个项目的框架中,R IKEN和NASDA(National Space Development Agency of Ja-pan,日本国家空间发展协会)两个所需要承担执行为期五年的在地震短临预报中应用... 详细信息

在神户地震灾难后,日本政府的原科学技术厅就提出了综合地震前沿研究项目。在这个项目的框架中,R IKEN和NASDA(National Space Development Agency of Ja-pan,日本国家空间发展协会)两个所需要承担执行为期五年的在地震短临预报中应用电磁现象的可行性研究。从1996年以来,R IKEN研究组就一直从事地电流及其相关现象的研究。同时,在NASDA“地震遥感前沿项目”中,我们从总体上对地震地磁现象进行研究,研究范围不仅包括岩石圈,还包括大气层和电离层。经过五年的研究,发现地震的影响不仅表现在岩石圈(如:超低频(ULF)电磁辐射、声发射等),还会表现在大气层和电离层(通过已有的发射信号)。最重要的是我们发现了以电离层下部(subionospheric)甚低频((VLF)和低频(LF)信号传播为基础的地震-电离层扰动的确凿证据。我们已经开辟了一门新的具有挑战性的科学领域,“岩石圈-大气层-电离层的耦合”或“岩石圈-大气层-电离层耦合系统中的电磁学”。对三圈耦合的研究会对地震短临预报具有重要的科学意义。

关键词：地震遥感 NASDA 项目电离层扰动地震短临预报综述耦合系统科学技术 Space 岩石圈

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电磁和电离层监测的短期地震预报系统

国际地震动态 2005年第11期26卷 51-62页

作者： Mexico D. F 张素琴

最近科学界确定和公认这样一个事实:在大地震(火山喷发)之前的几天或几小时,在强震和火山活动区的地壳和对流层中存在电磁耦合过程,在电离层内存在异常变化。解释这一现象的一批物理模型出现了。其中最可能的模型基于大气边界层地壳发射... 详细信息

最近科学界确定和公认这样一个事实:在大地震(火山喷发)之前的几天或几小时,在强震和火山活动区的地壳和对流层中存在电磁耦合过程,在电离层内存在异常变化。解释这一现象的一批物理模型出现了。其中最可能的模型基于大气边界层地壳发射物(氡、惰性气体和金属气溶胶)的化学反应。这些发射物改变了边界层的电导率,从而改变了活动区域内的大气电场值。根据实验测量,在大地震前几天或几小时,地表的地震感应的垂直电场强度可达到1至几个kV/m,而在无干扰情况下该值为100 V/m。异常电场渗透到电离层引起了不同种类的变化(离子成分、电子密度、标高、电子温度等的变化),这些变化用实验方法可以从地面及人造卫星上测量到。这样的变化被称作地震的电离层前兆。电离层前兆的优点在于电离层把活动区域作为一个整体,而不只是事件在地面上发生的一个点进行测量。这就避免了导致地面测量的物理和地球化学前兆中出现错误的前兆镶嵌式特征。第二个优点是与其他前兆比较电离层前兆的出现有稳定的时间尺度,这使它在短临地震预报中更具实用价值。因为对所有IASPEI需求的响应,我们现有的知识水平使得电离层前兆的短期地震预报成为可能。逼近震中的位置可以从电离层前兆沿磁力线到地面的投影估计出来。要预报的地震震级可以由电离层中被改变区域的大小估计出来。发震时间可以从电离层前兆出现的时间估计出来。考虑到提议的短临预报系统是第一次创建,地震参数测定的精确度将在系统测试阶段加以确定。作为第一步,这些参数可在理论上估计出来。项目任务阐明如下:(1)在墨西哥Guerrero州创建连续的电磁和电离层监测系统包括基于地面的电离层测高仪,IGEFUNAM和INEGI的GPS接收仪网络,电场探测器网络,监测P-H脉冲的高频(HF)接收仪,甚低频(VLF)接收仪,高频(HF)多普勒装置,氧元素的557.7 nm和630 nm谱线的光学测量法,磁力仪网络。(2)测试系统的质量,用实验的方法确定虚报和错报的概率及地震参数测定的精确度。(3)如果结果没有问题,就在墨西哥Guerrero州和墨西哥的所有地震活动区应用该系统。(4)把该体系推荐给其他遭受地震灾害的国家,使其在他们的地域内应用。部分已创建的体系和所使用的技术受专利保护。

关键词：地震预报系统电离层监测短期地震预报电磁地面测量大气边界层实验测量大气电场短临地震预报时间估计

超低频地磁异常与2000年日本伊豆诸岛震群的关系

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国际地震动态 2005年第11期26卷 10-21页

作者： Katsumi Hattori Aya Serita Kaoru Gotoh Chie Yoshino Makoto Harada Nobuhiro Isezaki Masashi Hayakawa 辛长江

通过研究电磁现象与大地震的联系有助于建立监测地壳运动(如地震、火山喷发)的电磁方法.在地震的紧急预报中,超低频(ULF)地磁的方法是最有前途的方法之一.本文将一种主要分量分析的新方法应用在了与2000年日本伊豆诸岛震群有关的ULF地... 详细信息

通过研究电磁现象与大地震的联系有助于建立监测地壳运动(如地震、火山喷发)的电磁方法.在地震的紧急预报中,超低频(ULF)地磁的方法是最有前途的方法之一.本文将一种主要分量分析的新方法应用在了与2000年日本伊豆诸岛震群有关的ULF地磁资料的研究中.这次震群活动始于2000年6月26日,同年9月结束.在这次地震活动中,观测到5次震级超过6级的大地震(分别发生在7月1日、8日、15日、30日和8月18日).在此期间,我们的超低频地磁观测站幸运地记录下了数据,其中有三个观测站相距很近(大约5 km的距离),距地震中心大约80～100 km.因为我们可以在正交分解的基础上,用主要分量分析法将一些噪声分辨出来,所以我们把主要分量分析法用在了超低频地磁水平方向的NS分量中.我们研究了主要分量分析法结果中本征值和本征矢量的临时变化,这些结果总结如下.第一主要分量是源于日地交互作用影响的信号,如:地磁脉动.第一主要分量的本征矢量的变化说明这种信号在整个分析过程中非常稳定.第二主要分量中混有当地的人为的噪音.而最小的第三分量出现在伊豆半岛当地的子夜,在大地震前几天,第三本征值明显地增加.大约在震群活动开始前三个月,第三本征值的水平有微小增强.相应地,在信号的子空间中本征矢量方向的模式同时改变,在震群活动后又恢复到了其原来的水平.这些特征可能与大地震有关.最后我们强调主要分量分析的方法是目前监测地壳活动最有前途的方法.

关键词：电磁现象地壳活动超低频地磁方法主要分量分析 2000年伊豆诸岛震群

期待很久的2004年9月28日M6.0级帕克菲尔德地震的震磁效应

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世界地震译丛 2006年第6期37卷 14-31页

作者： M. J. S. Johnston Y. Sasai G. D. Egbert R. J. Mueller 张素琴（译）杨冬梅（校）不详中国地震局地球物理研究所

1976年以来,在加利福尼亚帕克菲尔德地区沿圣安德烈斯断层上长约60km的闭锁—蠕动过渡带,布设了由7个采样同步的质子磁力仪构成的差动连接的台阵,对该地区的局部磁场进行了准确的测量。2004年9月28日的M6.0级帕克菲尔德地震的震中恰好... 详细信息

1976年以来,在加利福尼亚帕克菲尔德地区沿圣安德烈斯断层上长约60km的闭锁—蠕动过渡带,布设了由7个采样同步的质子磁力仪构成的差动连接的台阵,对该地区的局部磁场进行了准确的测量。2004年9月28日的M6.0级帕克菲尔德地震的震中恰好位于这个台阵之内,此次地震在其中的5个台站的观测中产生了0.2nT～0.5nT的同震磁场变化。但是从地震发生前1个月、前1周及前数天的地磁观测数据中,都检测不到明显高于背景噪声水平的震前磁场变化(由于没有可检测出的形变、地震活动或孔隙压力变化数据,理论上也应观测不到震前磁场变化)。在地震破裂末端附近的一个台站也记录了0.01Hz～20Hz频带内的电场和磁场数据,借助于沿断层的北西延长线上距该台站约115km的另一个台站的观测数据,对来自电离层和磁层的同模式噪声进行了校正。校正后的数据中既没有发现1989年ML7.1级洛马普列塔地震前可能存在ULF频带(0.01Hz～20Hz)的异常磁噪声,也没有发现相同震级的希腊地震震前产生的电场变化。基于应变、位移和地震数据反演得到的地震一致滑动和可变滑动压磁模型,能够计算出与磁力仪台阵观测到的结果相符的磁场扰动。1993年以来,该区域内长期存在着与荷载增加一致的较高磁场变化,与之相伴的是由一个两色EDM台网和另一个较小的钻孔应变仪台网观测到的剪应变率的长期增长及表现在1992、1993和1994年各发生了一次M4.5～5.0级地震的地震活动性的增强。集成了所有这些数据建立的模型揭示了该区域在深度剖面上有增大的滑动,这也许对2004年9月28日M6.0级帕克菲尔德地震的最后发生起到了重要的作用。本次地震以及其他发生于圣安德烈斯断层系内其他地方的M5～7.3级地震的震前电场和磁场前兆的缺乏,表明了仅利用现有的这些电磁数据来对破坏性地震做出有意义的预测看来并不可能。

关键词：帕克菲尔德地震发生震磁效应圣安德烈斯断层磁场变化观测数据质子磁力仪地震活动性

Boso半岛南部的ULF电磁环境:信号的定向探测及波形研究

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国际地震动态 2005年第11期26卷 45-50页

作者： Ichiro Takahashi Katsumi Hattori Makoto Harada Nobuhiro Isezaki Toshiyasu Nagao 张素琴

地电和地磁的波动是几种地球物理现象的终极产物,特别是在地震活动区域观测到的这类信号可以归因于和地震相关的压力及张力的变化。该问题的复杂性促使了利用先进的统计方法对这些波动的不同一性特征进行研究。本文分析了日本地震活动... 详细信息

地电和地磁的波动是几种地球物理现象的终极产物,特别是在地震活动区域观测到的这类信号可以归因于和地震相关的压力及张力的变化。该问题的复杂性促使了利用先进的统计方法对这些波动的不同一性特征进行研究。本文分析了日本地震活动最频繁的地区之一Boso半岛南部的K iyosum i,Uchiura和Fudago观测站观测到的地电位和地磁场的短期变化的时间动态特征。为了在地电位数据的基础上了解异常信号及背景噪声的特征,我们研究了信号到达的方向。利用观测站间的转移函数的方法对外部强信号的减弱进行了研究。这些分析显示出了区分信号源的能力,特别是时序数据的定向探测分析显示了其对信号源分离的有效性。波形的识别和信号到达方向的估测对于监控地震活动区域的ULF电磁环境和了解地壳活动的孕震过程都是非常重要的。

关键词：异常信号电磁环境 ULF 定向探测波形南部半岛地球物理现象活动区域观测站

PREVENTION项目:对岩石圈-大气层-电离层耦合模型的监测与检验——墨西哥综合地球物理观象台

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国际地震动态 2005年第11期26卷 71-75页

作者： S. A. Pulinets A. Leyva Contreras V. Kostoglodov H. Perezde Tejada J. Urratia-Fucugauchi 张素琴 H.PerezdeTejada!J.Urratia-Fucugauchi

近几年来,为了解释在预测地震区的近地表、大气层和电离层等不同层面观测到的电磁和等离子体现象的物理机制,人们建立了许多不同的物理模型。由于缺少充足的试验数据,所有模型都是基于一定的假设得到的。为了建立完善的模型,必须用到在... 详细信息

近几年来,为了解释在预测地震区的近地表、大气层和电离层等不同层面观测到的电磁和等离子体现象的物理机制,人们建立了许多不同的物理模型。由于缺少充足的试验数据,所有模型都是基于一定的假设得到的。为了建立完善的模型,必须用到在不同地点、不同时间、不同类型的地震中搜集来的数据。PREVENTION项目(PREcur-sors ofVolcano Eruptions and Notable Tremors IntegralObservatioN,火山喷发和显著震动的前兆的全面观测)试图在墨西哥地震活动最频繁、潜在危险最严重的地区之一Guer-rero州建立综合地球物理观象台,从地面到空中进行多层面的观测,以期获得同时发生的多参数数据来对现存的地震-电离层耦合模型进行直接检验。第二个试验场将建立在Popocatepetl火山附近,来研究火山活动和电离层效应之间的关系。本文展示了综合地球物理观象台的含义和内容。

关键词：综合地球物理电离层效应耦合模型观象台墨西哥大气层检验项目岩石圈监测

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台湾的地震电磁观测

国际地震动态 2005年第11期26卷 79-82页

作者： Katsumi Hattori Masashi Kamogawa Ichiro Takahshi Chie Yoshino Jann-Yenq Liu Chiou-Fen Hwa-Chu Shue Wen-Ching Juang Nobuhiro Isezaki Toshiyasu Nagao Seiya Uyeda 辛长江

尽管短临地震预测非常重要,而且已经经过多年的研究,但仍然不能说是成功的。近期有许多关于地震的地磁前兆的文献报道。其中,ULF电磁现象和电离层扰动现象被认为是观测地壳活动的最有前景的方法之一。在台湾的东海岸,中/大地震出现的频... 详细信息

尽管短临地震预测非常重要,而且已经经过多年的研究,但仍然不能说是成功的。近期有许多关于地震的地磁前兆的文献报道。其中,ULF电磁现象和电离层扰动现象被认为是观测地壳活动的最有前景的方法之一。在台湾的东海岸,中/大地震出现的频率非常高,几乎是日本的10倍。因此,在台湾安装了地磁仪和电极来测量ULF地磁场和地电势差,以评价以前获得的研究结果,并试图阐明与大地震相关的ULF电磁现象的物理机制。同样,为了阐明大地震之前出现的电离层扰动现象的可能机制,还开始了监测大气电场的变化。本文中将会陈述台湾的地震电磁现象观测的策略及最初始的成果。

关键词：短临地震预测电磁观测台湾电离层扰动电磁现象 ULF 文献报道地磁前兆地壳活动物理机制

对在地震孕育区深化地震电磁综合观测方法的启示:SUPRE计划研究成果

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国际地震动态 2005年第11期26卷 76-78页

作者： Vladimir Troyan Natalia Smirnova Vadim Uritsky Denis Kiyashchenko Filippos Vallianatos John Makris Vincenzo Lapenna Luciano Telesca Andreas Tzanis Yuri Kopytenko Valery Ismaguilov Valery Korepanov Nikolai Makarenko 辛长江

本文介绍近来由俄国、希腊、意大利、乌克兰以及格鲁吉亚执行的欧洲合作项目SUPRE(Study of the ULF electromagnetic Phenomena Related to Earthquakes与地震相关的超低频电磁现象研究)的研究成果,讨论地震孕育区的地震-电磁监测方法... 详细信息

本文介绍近来由俄国、希腊、意大利、乌克兰以及格鲁吉亚执行的欧洲合作项目SUPRE(Study of the ULF electromagnetic Phenomena Related to Earthquakes与地震相关的超低频电磁现象研究)的研究成果,讨论地震孕育区的地震-电磁监测方法的进展和地震灾害评估。主要内容是:在特定地震活动区正在使用的观测技术、提取地震前兆信号的数据处理方法以及地震孕育过程的模型。在此基础之上,对最新提出的、作为下一步地震-电磁合作研究设想的SHARP(Study of Seism ic Hazard Anomalies Recognition Possi-bilities,地震灾害异常识别的可行性研究)计划的战略进行了评论。文中对它的预研结果进行了介绍。

关键词：地震孕育过程电磁现象研究成果观测方法地震灾害评估数据处理方法合作项目地震活动区格鲁吉亚监测方法