利用GPS数据研究地震与电离层TEC异常

【摘要】： 目前地震电离层扰动的物理解释众说纷纭,孕震过程与电离层异常的关系并不完全清楚,本文在前人研究成果的基础上,利用中国大陆GPS(Globe Positioning System)观测站数据,根据电离层单层模型,针对2001~2008年发生在中国大陆地区的27个震例,分析了27个震例在地震期间电子含量的时间序列变化、GPS卫星与观测站路径穿刺点位置电子含量变化,预测了震中区域。通过GPS数据解算TEC(Total Electron Content)的结果表明,利用本文的方法计算TEC精度可以满足电离层扰动特征的研究,论文研究成果主要为以下五个方面: 1)完成2001~2008年发生在中国大陆地区的27个震例的分析工作,研究其中20个震例结果表明有13个震例TEC值出现负异常现象,主要表现在震前1~5天;3个震例在地震发生期间电离层表现为正异常现象,集中在地震发生当天、震后一天;4个震例在地震发生前7天到地震发生后7天电离层没有出现明显的扰动现象,地震期间TEC变化平缓。 2)出现负异常的13个震例中8个震例显示GPS观测站距离震中越近,观测站垂直上空电子含量变化越明显,距离震中700km以外的观测站上空电子含量在地震活动前后几天没有出现明显异常现象,TEC变化基本在0.5个TECU以内。大部分震例表明地震并没有引起距离震中700km以外观测站上空电子含量变化。 3)大部分震例中地震没有引起GPS卫星与观测站路径穿刺点位置电子含量在短时间内的扰动。部分震例体现了磁场与电离层时空异常特征有很好一致性。 4)地震期间电离层出现负异常扰动的天数集中在震前第5天、第4天、第2天、第1天,负异常出现在震前第5天、第2天的概率在85%以上,正异常集中出现在地震当天、震后第1天。 本文研究中取得的一些认识表明,利用地基GPS观测数据,可以清楚地获取地震电离层异常扰动的特征,研究认为利用GPS连续观测数据研究与地震有关的电离层前兆是可能的。