基于地基GNSS的同震电离层异常研究

论文摘要

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。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
•   1.1 研究背景及意义
•   1.2 国内外研究现状及问题
•     1.2.1 国外研究现状
•     1.2.2 国内研究现状
•   1.3 本文的研究内容和技术路线
•     1.3.1 研究内容
•     1.3.2 技术路线
• 2 电离层的基本特性与地震的耦合机理
•   2.1 电离层的形成及分层结构
•   2.2 电离层异常现象
•     2.2.1 电离层扰动
•     2.2.2 太阳耀斑
•     2.2.3 磁暴
•     2.2.4 电离层赤道异常
•   2.3 电离层变化与太阳活动的关系
•   2.4 影响电离层总电子含量的其他因素
•   2.5 地震—电离层耦合机理
•   2.6 本章小结
• 3 GNSS技术探测电离层TEC原理与方法
•   3.1 电离层TEC的反演
•     3.1.1 电离层单层模型
•     3.1.2 GPS电离层延迟
•     3.1.3 GPS观测方程
•     3.1.4 电离层TEC提取
•   3.2 同震电离层异常提取
•   3.3 电离层异常传播特征分析方法
•     3.3.1 VTEC时间序列分析法
•     3.3.2 二维扰动特征分析法
•     3.3.3 扰动传播速度分析法
•     3.3.4 扰动方位情况分析法
•     3.3.5 小波变化频谱分析法
•   3.4 本章总结
• 4 同震电离层扰动震例分析
•   4.1 北半球区域震例分析—2015年4月25 日尼泊尔地震
•     4.1.1 尼泊尔地震概述及GNSS观测
•     4.1.2 扰动时空特征分析
•     4.1.3 扰动传播速度
•     4.1.4 扰动频谱分析
•     4.1.5 扰动方位情况
•   4.2 南半球区域震例分析—2016年11月13 日新西兰地震
•     4.2.1 新西兰地震概述
•     4.2.2 扰动时空变化分析
•     4.2.3 扰动模式分析
•     4.2.4 扰动方位分析
•   4.3 对比分析不同区域的同震电离层扰动特征以及震例验证
•     4.3.1 对比分析不同区域共性特征
•     4.3.2 震例验证—2014年4月1 日智利地震的同震电离层异常
•   4.4 本章小结
• 5 结论与展望
•   5.1 结论
•   5.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 阮青山

导师: 原喜屯

关键词: 地震,同震电离层异常,共性特征,震例验证

来源: 西安科技大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学,地质学,地球物理学

单位: 西安科技大学

分类号: P315.7;P228.4

总页数: 74

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