地球空间环境与大地测量教育部重点实验室

在GPS地震学应用研究方面进行了深入细致的研究

地震是人类面临的破坏性最大、危害最为严重的自然灾害之一,给人类生产生活带来巨大的损失。地震学家长期坚持不懈地致力于地震的监测预报研究,也有过一些成功预报地震的案例,但地震预报特别是短临预报仍然处于探索阶段。为了准确地预报地震,许多学者都不断探索新的地震监测预报方法。其中,基于电离层的地震预报是研究热点之一。与其它方法比较,电离层前兆的出现有稳定的时间尺度,这一突出特点将使它在短临地震预报中更具实用价值。课题组利用2011年3月11日日本Mw9.0级地震震中附近4个GPS接收站信号反演的VTEC数据,一个测高仪站的foF2数据以及GIM TEC,揭示了地震前后的电离层异常。他们发现3月8日存在明显的、持续超过6小时的正异常。通过利用多种观测数据交叉验证,在排除了由太阳和地磁场活动引起的电离层异常突变后,认为3月8日中午至日落前后发生的电离层正异常很可能是由于孕育地震而引起的。这一发现为利用电离层异常预报地震提供了更多有利的依据。相关的研究由国家自然科学基金创新研究群体项目和国家测绘局测绘基础研究基金项目资助。在SCI源刊Chinese Science Bulletin(《科学通报》)上发表了题为“Analysis of ionospheric anomalies before the 2011 Mw 9.0 Japan earthquake”的论文。

课题组分析了2010年全球7次M7.0+地震(2010年1月12日海地M7.0级地震、2010年2月27日智利M8.8级地震、2010年4月4日墨西哥M7.2级地震、2010年8月12日厄瓜多尔M7.1级地震、2010年9月3日新西兰M7.0级地震、2010年9月29日印尼巴布亚岛M7.2级地震、2010年12月21日日本M7.4级地震)震前电离层的数据。7次地震中,除智利M8.8级地震和墨西哥M7.2级地震外,出现了5次显著的震前电离层异常。通过对5次地震震前电离层异常的分析可知:地震之前电离层异常正异常和负异常均有可能发生,其中4次地震前出现了电离层正异常,日本M7.4级地震前出现了电离层负异常;与地震相关的电离层异常均出现在震前0-2天,发生时刻通常在下午至日落前后,地方时12时至20时之间;震前电离层异常的发生区域主要集中在震中附近,但与震中不完全重合,异常峰值也不一定垂直投射在地震中央,其方向并不完全符合“异常区偏向震中赤道方向的规律”。此外在震中的磁赤道共轭区也观测到异常出现,但是其概率和幅值均低于震中附近地区。相关的研究由国家自然科学基金项目和国家测绘局测绘基础研究基金项目资助。在SCI源刊Natural Hazards and Earth System Sciences上发表题为“Analysis of pre-earthquake ionospheric anomalies before the global M7.0+ earthquakes in2010”的论文。

在利用GPS计算得到的湿延迟反演水汽含量时,大气加权平均温度是需要用到的一个重要参数。大气加权平均温度常用以下两种方法计算:一是利用探空数据进行积分计算,但这种方法只适用于有探空资料的测站,实用性并不强。二是利用Bevis公式,将加权平均温度表达为测站地表温度的线性函数,但Bevis公式本身是一个由局部区域数据演化得到的局域适用的模型,且在实际应用中,无法实时获取全球任意点的地表温度,这直接影响了大气加权平均温度的精确计算。姚宜斌课题组参考Bevis公式表达测站地表温度与大气加权平均温度的线性关系以及GPT模型表达地表温度的思想,基于九阶九次的球谐函数,提出了一个可以利用测站三维坐标和年积日直接进行计算的加权平均温度的新模型GWMT,并通过全球均匀分布的135个探空站的数据解算了模型系数。该模型全面顾及了测站位置(经纬度、高度 )和季节变化(年积日)对计算全球加权平均温度的影响,理论上更严密。经验证,此模型可以达到较高的精度,将对数值天气预报产生重要贡献。相关的研究以“A globally-applicable, season-specific model for estimating the weighted mean temperature of the atmosphere”为题发表在SCI源刊Journal of Geodesy上,该研究由国家自然科学基金项目资助。

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