答辩人：XXX基于电离层遥感的地震震前预报研究Email:START HERE毕业答辩dissertation defence指导老师：XXX1of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence目录content研究背景地震预报简介电离层综述地震对电离层参数的影响分析总结数据处理与分析2of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence研究背景近年来，地震给人类造成了巨大的灾难，致力于地震前兆研究，实现地震震前预报意义重大越来越多的研究表明，电离层扰动和地震之间存在某种关联性，可能据此开展地震预报技术研究。1213of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence地震引起电离层前兆的物理解释地震引起的重力振荡在震前抵达电离层后，仍具有较高的能量，从而可引起电离层等离子体等成分的扰动。地震孕育区的地壳会发生强烈的气体释放和辐射。在近地表大气层中产生大量的离子，形成垂直地面电场，进入电离层后可引起电离层扰动。基于内重力波的假说基于异常垂直电场的假说4of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence地震预报简介地震预报的3要素：发震时间、地点和震级预报地震的3种方法：地震地质法、地震统计法、地震前兆法地震预报的4种类型n长期预报：对十年以后n中期预报：两年以后n短期预报：三个月以后n临震预报：十天左右以后25of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence电离层探测技术：电离层测高仪、雷达技术、GPS、星载远紫外光谱仪等。电离层综述3电离层是地球大气的一个电离区域，高度范围大约在60km至1000km。电离层分层：按照电子密度峰值，电离层大致可以分为D层、E层和F层，其中F层还可分为F1层和F2层。除正规层次外，电离层区域还存在不均匀结构，如偶发E层（Es）和扩展F层。6of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence引起电离层扰动的原因太阳活动地磁活动大气波动地震剧烈天气7of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence电离层总电子含量TEC地震对电离层参数的影响分析4地震发生前的14天内，电离层TEC普遍减小。根据地震的震级、震中等情况不同，减小的幅度也有所差异。临界频率f0ES值有的呈下降有的呈增加趋势，随震级增大，波及电离层范围越大。电子浓度和电子温度或升高或下降，氧离子浓度也有起伏。排除非地震因素的影响，可以确定是地震引起的电离层等离子体异常。电离层突发层ES电离层等离子体参数F2层临界频率f0F2震前F2层临界频率的变化十分复杂，在地面不同的观测点可能观测到完全相反的临界频率f0F2的变化对于5级以上的地震，在地震附近地区出现电离层扰动的概率约为74.1%扰动的异常区域在经纬度方向均可达2030相对于正常日变，地震电离层前兆的最大变化率为30%电离层的各种扰动参数中，TEC的扰动最为明显研究现状8of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence9of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence地震发生日期发生时间纬度经度震级日本东北部海域14:4638.1142.69.0日本北海道地区8:20:511447.1日本本州东部7:43:42140.87.0中国汶川14:28:430.986103.3648.0中国新疆和田2008.3.2110:31:3435.481.47.3印尼苏门答腊16:08:33967.7缅甸6:42:04.795.56.2老挝16:56:16.61016.6所罗门群岛4:39:55156.77.8印尼苏门答腊岛西北近海8:58:55.295.98.7印尼伊里安岛10:42:34135.37.5数据处理与分析510of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defenceCODE（欧洲定轨中心）提供的GPSTEC空间分辨率为：52.5。GUVI（TheGlobalUltravioletImager）反演得到的TEC空间分辨率为白天：1.76411.7641夜间：0.70.7。电离层大气中，远紫外波段（100200nm)的吸收与辐射较为强烈，并且拥有非常多易于辨认的特征谱线，有利于对TEC的监测。本课题选取11次地震前后的TEC数据进行震前电离层扰动分析。11of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence开始读入29个文件的数据读取每个文件中特定位置处数据将数据存储为29*12的矩阵求取中值绘制并输出图形结束MATLAB程序流程图如下：12of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence选取地磁指数Kp和Dst。Kp指数用来描述行星三小时平均地磁活动强度。在0-9内取值。Kp指数表示每天的8个Kp指数之和，如果Kp30则认为当天地磁活动强烈，Kp5对电离层不构成影响。Dst指数系统监测了全球环电流感应场的强度，普遍认为当Dst指数低于-50nT并持续2小时以上时，表示磁暴可能发生。地磁活动干扰的排除13of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defenceTEC数据结果分析新疆和田地震14of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defenceTEC数据结果分析新疆和田地震15of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defenceTEC数据结果分析新疆和田地震16of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defenceTEC数据结果统计地震地震与地震有关的正扰与地震有关的正扰与地震有关的负扰与地震有关的负扰与地磁活动有关的正扰与地磁活动有关的正扰与地磁活动有关的负扰与地磁活动有关的负扰可疑扰动可疑扰动日本东北部海域震前1-5天1次日本北海道地区震前1、2、5、6天1次日本本州东部震前1天震前2、4、10天1次中国汶川震前3、9天震前1、3、4、5天中国新疆和田震前1、2天1次印尼苏门答腊震前1、4天4次缅甸震前7、8天1次老挝震前3、4、5、6天1次所罗门群岛震前7、8天2次1次印尼苏门答腊岛西北近海1次3次印尼伊里安岛震前1、4天2次总计13次15次6次1次11次17of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence11次地震震前电离层TEC共发生的46次异常扰动中，地震引起的扰动共28次，占总扰动次数的61%，排除目前无法确定的可疑扰动，有4次地震可以完全通过TEC的扰动来预报，即此方法的预报成功率约为36.4%。结论conclusion地震引起的TEC扰动一般出现在震前5天内，呈连续性，扰动幅度相当，平均异常幅度在30%左右。负扰动出现的概率略高于正扰动，而且呈现更强的时间连续性。地磁活动引起的TEC扰动一般为正扰动，且扰动幅度很大，为地震引起TEC扰动的23倍。扰动持续时间短，一般为12天。掌握了这些扰动特征，就可以通过监测电离层TEC的扰动来实现震前地震预报。结果统计特征分析18of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence较为密集和全面的电离层监测网的建立电离层异常扰动的判断地震电离层前兆确认地震影响电离层或者是两者相互作用的机理研究实践工作的展开地震电离层前兆研究的重点与难点6总结1234519of19北京理工大学Beijing institute of technology毕业答辩dissertation defence地震发生前的几天或者几个小时电离层扰动确实存在，这为我们进行地震的短临预报提供了一个有用的工具。但是还有许多值得我们去深入研究的问题，对地震电离层扰动现象，提出好的物理解释模型是今后的一个研究方向。相信在不久的将来，利用电离层数据进行短、临地震预报将会成为一种常规技术，为人类的防震减灾工作提供更好的服务。结语THANK YOUEmail:毕业答辩dissertation defence