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基于地基GNSS的同震电离层异常研究

阮青山  
【摘要】:地震等自然灾害的爆发通常会引发电离层的扰动。基于GNSS-VTEC技术分析同震电离层异常的扰动特征及其变化规律,探索其背后的发生机理,对地震监测具有重大的科学意义。论文利用地基GNSS数据研究了南北半球的新西兰和尼泊尔地震电离层扰动特征及变化规律,深入分析了两者的共性特征,并通过南半球的智利地震进行验证。研究的主要内容和成果如下:(1)利用双频载波相位观测值获取各地震发生期间的VTEC,并对扰动变化进行分析,针对电离层扰动趋势项干扰,采用4阶2-8MHz带通滤波方法对其进行去除。最后利用多种扰动特征分析法,如VTEC时间序列分析法、二维扰动特征分析法、扰动速度分析法、小波变换频谱分析法及扰动方位分析法等,对各地震的同震电离层异常的共性特征进行分析。(2)通过对地震发生期间的VTEC时空变化分析表明:同震电离层扰动出现的时间和扰动的振幅与震中距有关。震中附近区域电离层扰动出现在地震发生后的大约10~15min,随着震中距的增加,扰动出现的时间相对震中附近扰动滞后数分钟;同时扰动存在南北半球的不对称性,北半球地震的扰动在相对震中的北边扰动不明显,南半球地震的扰动在相对震中的南边扰动不明显。(3)扰动传播速度及频谱关系变化特征表明:在地震发生后,电离层会出现不同的扰动源激发的不同类型的扰动,并且变化特征各有特点,由震源产生垂直向上的声重波,或由远离震源区域由瑞利波引起的二次声波。(4)震中附近存在多方向扰动,并有一个主要扰动方向,即震中附近扰动存在两个传播方向,主要扰动方向的传播比另一个方向的传播更加明显,其主要扰动的传播路径与地球板块边线有关。


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