《地震前兆舒曼諧振異常提取技術及機理研究》是依託哈爾濱工業大學，由周洪娟擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：地震前兆舒曼諧振異常提取技術及機理研究
- 依託單位：哈爾濱工業大學
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：周洪娟
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
舒曼諧振（SR）異常是一種新發現的短臨地震電磁前兆現象，因提取和觀測方式以及機理等的研究不足，目前積累的震例有限。本項目擬對SR地震前兆提取方法及其產生機理進行研究。針對SR參數包括隨世界時間（UT）和本地時間（LT）變化兩大部分的觀測事實，以及地震引發SR異常隨LT變化的前提，本課題首次提出基於UT和LT變化因素分離的SR地震前兆提取方法。考慮到實際觀測震例有限的事實，採用基於FDTD數值技術的模型構造數據和實際觀測數據相結合的分析方法，對SR觀測數據中地震引發的LT變化因素的分離技術進行探索研究。在對地-電離層波導的數值建模中，將腔體高度擴展到各向異性的電離層中高部，首次基於離子密度和閃電頻次等的相關測量數據建立電導率和雷暴源的全球動態分布模型，進一步完善地-電離層波導中的SR傳播模型以及地震前兆SR異常機理模型。研究結果將為進一步的短臨地震預測技術的套用提供理論和實際操作基礎。
結題摘要
舒曼諧振（SR）是自然存在的ULF/ELF電磁諧振現象，其諧振參數與地-電離層諧振腔的電參數密切相關，因此可感知強烈的地震、太陽耀斑等活動引發的大氣電導率的異常變化。本項目首先對地-電離層諧振腔的電波傳播模型進行了修正：基於衛星觀測閃電數據建立全球閃電模型；基於全波法計算得到與knee解析模型相對應的大氣電導率分布模型，研究表明導出的電導率分布模型用於數值計算中，可提供與knee解析模型接近的SR參數估計精度；採用了基於Matlab平台的遠程多台雲伺服器並行運算技術，大大降低了數值計算對記憶體空間的要求。基於實測數據提取到了太陽耀斑活動期間SR的諧振頻率的異常變化，並仿真其機理：在X射線增強時，諧振頻率增大，因為擾動高度高於60 km，導致磁高度降低；在太陽質子事件期間，諧振頻率降低，因為擾動高度低於60 km，導致電高度降低；與已有報導結論相同。基於衛星觀測閃電數據統計了閃電的月平均變化，仿真分析了均勻地-電離層諧振腔中SR參數隨全球閃電的變化而呈現的變化規律，基於實際測量數據和模型仿真數據分離並研究了SR參數變化中的隨世界時間（UT）變化成分和隨本地時間（LT）變化成分。採用極化特徵提取方法提取到東日本大地震的ULF/ELF電磁異常，該異常出現在震前第3天，與前期提取到的SR異常出現的時間是吻合的；另外，基於衛星觀測閃電頻次數據，證實了提取的震前SR異常與雷暴活動異常是無關的；進一步基於震前衛星觀測到的電離層TEC異常分布對地-電離層諧振腔內的電導率異常進行了假設，研究了電波傳播異常機理。最後，採用月平均值為背景信息，對永勝和威海兩站均有觀測數據期間的震級＞7.0、震源深度＜20 km的陸地淺源地震進行了初步篩選，對篩選出的震例進一步基於LT和UT成分分離算法分析了可能的異常。本項目的研究結果為進一步基於SR的套用研究提供了前提。
