地磁观测数据重构技术研究

基于地磁相对记录数据在1 000km范围内有较高的相关性,本文以缺失数据台站的邻近台站作为参考台站,通过关系拟合及加权对缺失数据进行了重构.数据仿真结果表明:重构数据与原始数据的变化形态极为一致,磁静日平均重构残差仅为0.11nT,磁扰日平均重构残差为0.23nT;重构数据与原始数据的功率谱密度变化特征基本相同,相关性高达1.0.此外,从时域和频域上验证了空间加权法在地磁相对记录数据重构上的有效性,将其应用于实际缺失数据重构中也取得了较好的效果.

基于神经网络的地磁观测数据重构研究

在距离数据缺失台站一定范围内选取参考台作为输入,构建非线性BP神经网络并进行地磁观测数据重构研究.数据仿真结果显示,重构数据和原始记录数据吻合程度较高,重构残差较小,磁静日重构平均残差仅为0.11nT,磁扰日平均重构残差为0.23nT.重点对磁场活动最剧烈时段内的数据进行了短时重构,平均残差由0.4nT降低到0.2nT,重构效果得到较大改进.计算了原始数据与重构数据的功率谱密度,除部分高频信号外,二者变化特征基本相同,相关性高达1.0.从时域和频域验证了BP神经网络在地磁相对记录数据重构上的有效性,并将其运用于实际缺失数据重构,取得较好效果.

短周期地磁扰动的时空分布特征研究

本文对2008—2010年隆尧地磁台站的地磁水平分量H和磁偏角D的秒数据进行了短时快速傅里叶变换,按连续型地磁脉动Pc2—Pc6所对应的频率范围对频谱进行了频段划分,在此基础上研究了各频段频谱总幅值即短周期地磁扰动的时空分布特征.在时间变化上,同一年中不同频段的幅值具有相似的变化规律,每年的幅变特性与该年对应的Vr指数的时间分布也具有一致的变化形态,仅仅在变化的幅度上存在差异.磁偏角D的幅值和Vr D均呈现出显著的季节变化特征,而水平分量H的幅值和Vr H却不显著.在空间变化上,各频段幅值均随地磁纬度的增加而增大,随地方时变化呈现出双峰双谷的特征.

2018年5月28日松原M_S5.7地震热红外亮温异常分析

基于2016年5月29日-2018年5月28日中国静止气象卫星FY-2E (FY-2G)的连续亮温观测数据,利用连续小波变换法分析了2018年5月28日松原MS5.7地震前震中附近(119°E-134°E,40°N-50°N)热红外亮温相对小波能谱的时空演化。结果显示:自2018年2月起,热红外亮温相对小波能谱首先在北西向的第二松花江断裂前郭部分出现高值异常;随后异常范围沿第二松花江断裂前郭部分和扶余-肇东断裂扩展,至2018年3月异常范围及幅值达到峰值;而后异常空间分布逐渐向震中附近收缩成一条NE走向的沿扶余-肇东断裂分布的窄带状区域,异常幅值逐渐降低;最终于4月中旬异常在该区域内消失,其后约40天发生松原MS5.7地震,震中位于异常区域的边缘。此外,本文还分析了2013年以来研究区域内热红外亮温相对小波能谱高值异常与所发生地震的对应关系,结果显示:在7组异常中有4组异常出现后有地震发生,且此4次地震为该时段内研究区内所发生的所有浅源地震。

2010年元谋M_S 5.2地震前地磁极化异常研究

利用改进的地磁极化方法分析了2010年2月25日云南元谋M_S5.2地震前后楚雄、永胜、通海3个台站的地磁极化值变异系数CZH的变化特征。结果显示:震前3个月,楚雄台地磁极化值出现了显著的剧烈波动,变异系数CZH急剧增大,于震前两个月达到最大,约为正常变化值的2~3倍,震前一个月恢复正常,且该变化主要由垂直分量Z的剧烈波动引起。由于震级较小,在震中距较远的通海和永胜台不存在类似的变化。

2013年松原震群地磁ULF波动异常研究

为了提取2013年10月至11月吉林省松原市M_S 5.0以上震群前后地磁异常变化信息,利用短时快速傅里叶变换方法,分析平均震中距为79 km的长春地磁台地磁场能量波动,发现该台Z分量在震前4个月于0.02 Hz频点能量出现异常波动,震前2个月达到峰值,随后逐渐平稳,恢复到正常水平期间发生地震。排除空间变化磁场影响和环境干扰,认为该异常变化与2013年松原M_S 5.0以上震群有关。

地磁台站观测异常识别与数据重构技术研究

地磁学是一门以观测为基础的学科。完整的高精度地磁数据不仅服务于地磁学本身更是地震研究、地质构造研究、地球深部研究和矿产勘探等研究领域的基础。自2008年我国数字化地磁观测台网建成以来,虽然大批量高精度的数据得以积累,但同时观测台网中大部分地磁台站正受到外界人工电磁干扰源的干扰。由于干扰形态复杂,干扰时间不规律和干扰与正常磁扰叠加给数据处理造成了困难,截止目前,尚未形成统一的观测异常辨识和处理方法,

2018年云南通海Ms5.0和墨江Ms5.9地震前地磁垂直强度极化异常时空特征研究

利用云南11个地磁台站的秒采样观测数据,计算和分析了地磁垂直强度极化值Yzh在2019年8月13日、14日通海MS5.0地震前及2019年9月8日墨江MS5.9地震前的时空变化特征。研究表明,地磁台站Yzh值的幅度在震前会出现同步增强现象。而与以往的极化震例研究相比,Yzh值的高值异常在震前出现时间要更早些,可能会在震前2~5个月出现,距发震时间越近,产生的异常幅值可能越大,异常持续时间也越长。同时,研究还发现2次地震主要发生在异常空间等值线的高值区内,尤其在零值阈值线附近,这可能对今后发震地点的预测有一定的指示意义。对比异常产生时段内的Dst指数,认为该高值异常并非由空间电流体系所引起。

云南景谷M_S6.6地震前地磁ULF异常信号变化

采用云南地磁台站通海、景谷、勐腊磁通门记录秒采样数据,分析了3个台站当地时间22时到次日2时(世界时15—19时)之间垂直分量(Z)和水平分量(H)在特定0.01～0.05Hz范围的辐射谱强度。结果表明,在震前垂直分量并没有强烈和清晰的ULF信号强度,3个台站水平分量ULF信号趋势性上升和震时反常的信号衰减现象,则反映震前超低频地磁信号产生扰动。

云南地区水位、水温对尼泊尔Ms8.1地震的响应特征研究

通过统计2015年4月25日尼泊尔MS8.1地震和5月12日MS7.5余震发生时云南地区水位、水温的空间分布、异常形态、变化幅度、起始和结束时间等远场响应特征,分析认为:同震响应主要集中在川滇菱形块体东南部、滇缅弧形块体东部和小滇西一带,即云南地区中西部;同井观测的水位、水温同震响应异常形态多样,单井同测项的同震响应异常形态具有一致性,与地震震级、震中距、方位无关;观测井的记震能力与观测仪器的分辨率、井孔含水层条件等有关,同震响应的异常幅度(ΔH、ΔT)与震级(M)、震中距(D)之间有一定的数量关系;近来云南区域地震活动整体呈现"平静—活动—平静"特征,小震活动有丛集特点,未来一段时间需注意滇西—滇西北和滇西南地区中强地震的危险性。

地磁观测数据中典型干扰识别与处理

通过对云南省地磁观测数据中典型干扰形态进行分类,使用一阶差分识别、参考分量斜率反算及线性插值等处理方法对仿真数据进行处理。利用干扰类型较多、干扰幅度较大的盈江地震台和西盟地震台的地磁数据进行效果检验,得出一套适用于地磁干扰自动识别及预处理的方法。该方法能在保证正常数据形态的基础上,将曲线中的台阶、尖峰、高压直流输电干扰和畸变等信号去除,实现典型干扰的识别与自动预处理。

地磁台网观测异常识别方法研究

地磁台网产出的基础观测数据，从时间分辨率上讲，有秒数据、分钟值、日均值、子夜均值等，反映着不同的地磁场变化成分。识别这些观测数据中的异常并对异常来源进行判别和研究，可以为完善地磁观测技术提供技术支持和指导，同时促进地磁观测数据在地震监测预测中的应用，并保证基于这些数据的研究和产出成果的可靠性。

地磁绝对子夜均值异常识别方法研究

地磁绝对子夜均值数据，即台站地方时00-03时期间的地磁场绝对数据是地球主磁场和地壳磁场变化研究中常用的基础数据。该均值中基本去除了电离层电流体系的影响，但仍不可避免地存在着主磁场的变化和磁层磁场的变化，可能会存在与地震孕育有关的地壳磁场的变化、因台站观测环境干扰或绝对观测错误产生的不可弥补的错误数据以及因数据处理错误产生的可修正的错误数据。本文所指的异常数据，即是指这些可能存在的变化或错误数据。

地磁绝对子夜均值短周期异常数据识别方法

以满洲里、红山、武汉、泉州地磁基准台2009年D、H和Z三要素绝对子夜均值数据为例,对短周期异常数据识别方法进行研究。通过线性去倾和去除27日滑动平均处理,剔除周期较长的主磁场变化及季节变化的影响,在此基础上研究残差数据随纬度分布的规律,发现各要素之间分布各异。由此,对不同地磁要素建立不同短周期异常识别方法,结合数据曲线进行甄别。

小波分析在2016年云龙M_S5.0地震前形变分析中的应用

小波分析具有时频高分辨率的特征,能够分离出不同频带的信号,从而识别和凸显地震异常。已有研究表明,小波分析细节1阶主要为高频成分,如突跳等;细节2—4阶主要为固体潮信息;从细节5阶开始为去除潮汐成分的非潮汐信息。前人研究发现,小波细节的第6—9阶,在震前2—5个月会有异常波动出现。2016年5月18日在云南省大理州云龙县发生MS5.0地震(26.1°N,99.5°E),地震震中距云龙地震台约28 km。地震前,云龙地震台水管倾斜仪、水平摆倾斜仪和伸缩仪2个方向的测值均有不同程度的异常显示,出现了明显的中长期破年变等现象,但是对于文章中提到的一阶差分、矢量图、速率合成法等短期前兆异常现象,由于存在数据趋势变化特征不明显、数据波动大等问题,其为短期前兆异常可信度值得怀疑。

一阶差分法在地震地磁前兆信号提取中的应用

在探索震前地磁每日一值空间相关异常机理的基础上,利用2008—2018年130个台站地磁场数据计算地磁场总强度F每日一值一阶差分在空间上变化的不同步现象,并提取震前地磁异常。结果表明:当地磁场总强度F逐渐增大这一趋势变化出现不同步现象时,研究区内一阶差分值全正或者全负的正常状态会被打破,从而导致区域内出现各台站F每日一值一阶差分正、负值台站分布较为集中的现象,且正、负值台站之间出现明显的异常分界线(0值线),通过异常与对应震例统计,发现该异常发生后8个月内在0值线300 km附近有发生5级以上地震的可能性。

2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震前地磁垂直强度极化异常变化特征

基于甘青川地区的14个地磁台站秒采样资料,对2022年1月8日青海门源M_(S)6.9地震前地磁垂直强度极化异常的时空变化特征进行分析研究。计算结果显示,在2021年10月底出现了地磁极化超阈值高值异常变化,异常台站主要分布在青海、甘肃和四川地区,异常出现后73天发生了门源地震,震中位于极化高值异常阈值线附近。研究还发现,此次地磁极化异常具有一定的时空变化特征,时间上,不同台站极化异常具有较好的时间同步性;空间上,极化异常高值区呈现出沿震中附近出现后不断扩展最终再向震中收缩的特点。此外,各地磁极化异常台站的归一置零极化值、异常持续时间与震中距存在较好的负相关性,异常台站距离地震震中越近,其归一置零极化值越高,异常持续时间也越长,这一特征符合地震电磁扰动信号的衰减特征。根据极化异常和地震的时空关系分析认为,此次地磁极化高值异常对应了之后在异常高值区边缘发生的门源M_(S)6.9地震。

基于空间加权法的地磁数据重构精度与Dst指数的关系

为了研究磁场活动水平对地磁重构数据的影响,以云南省内11个地磁台站地磁记录分数据为研究对象,利用空间加权法进行数据重构,并分析Dst指数与重构数据精度之间的关系。结果表明,Dst指数绝对值与地磁数据重构精度呈明显负相关,即Dst指数绝对值越大,数据重构精度越低。当Dst>-30时,D分量重构数据与原始数据的绝对残差值小于0.05′的比例为97.1%, H、Z分量重构数据与原始数据的绝对残差值小于0.5 nT的比例分别为97.1%、97.9%,重构精度较高。当弱磁暴、中等磁暴发生时,D、H、Z三分量重构数据与原始数据的绝对残差值随Dst指数绝对值的增大而增大,重构精度减小。本研究成果可为因观测异常或记录缺失的地磁数据重构提供参考。

云南地区岩石圈磁场特征及震磁特性

利用NGDC-720模型计算云南地区岩石圈磁场X,Y,Z分量,分析岩石圈磁场分布特征,并从空间分布及强度统计两方面研究1970—2019年云南省内31次M S≥6.0地震与岩石圈磁场分布之间的关系。结果表明:云南地区主要断裂的展布与岩石圈磁场分布有着较好的对应关系,且研究区内M S≥6.0地震大多分布在负值异常区或正负异常区的分界处。

鲁甸MS 6.5地震前昆明地震台定点形变观测异常分析

2014年8月3日鲁甸MS 6.5地震前,昆明地震台形变观测4个分量出现短临异常,排除降雨干扰,结合发震断裂性质及相关研究,分析定点形变异常与该地震前地壳活动的内在联系。分析认为,鲁甸6.5级地震前1—2个月,昆明地震台定点形变观测资料异常较为显著,洞体应变NS分量异常突出,是定点形变投入观测以来的显著异常;形变观测资料异常特征与鲁甸地震发震断裂性质吻合较好;NS分量和EW向分量较好记录了此次鲁甸地震NNW—SSE向包谷垴—小河左旋走滑断裂和NEE—SWW向破裂断层的震前活动过程。