基于地基GPS-TEC的中国区域地震电离层效应研究

基于中国陆态网络地基GPS-TEC观测,针对2008~2019年发生在中国区域的7个MS≥6.0地震,采用滑动四分位距法分析了地震前后的电离层扰动时空分布特征。结果显示,5个地震的震前2~6天,GPS-TEC值出现负异常扰动,地震发生期间及震后电离层TEC出现正异常扰动,主要集中在震后2~7天;GPS观测站距离震中越近,垂直上空的TEC扰动越明显,扰动空间最大范围可达2000km。随着震级的增加,震前电离层TEC异常扰动的发生率有所增加,且异常覆盖的范围也有所扩大。因此,认为震前一周内的电离层TEC变化可能提供揭示电离层扰动与地震活动之间关系的线索。

2019-05-26秘鲁北部地震前低纬电离层变化分析

针对2019-05-26秘鲁北部M W8.0地震,利用CODE-TEC数据和GPS-TEC实测数据,分析此次地震前上空电离层总电子含量和电离层赤道异常变化。利用地震前2019-05-10~26总电子含量格网数据分析震前电离层赤道异常变化和电离层TEC随地理纬度的异常变化;然后利用RIOP和GLPS站的GPS-TEC数据,统计分析地震前电离层TEC日变化异常。结果表明,地震发生前3 d,电离层赤道异常“双峰”消失,且电离层TEC含量显著减少,可达10 TECu左右。在地震发生前3 d 16:00~20:00 UT,电离层TEC随纬度变化呈现双峰曲线特征,震中附近存在低谷,且在该期间RIOP和GLPS站电离层TEC也出现显著减少现象。

我国中纬电离层TEC变化特征与IRI-2016预测性能分析

利用IGS组织提供的2008年、2012年Lhaz测站(29°N,91°E)和Urum测站(44°N,88°E)的GPS-TEC观测数据与IRI-2016模型TEC预测数据,分析了我国中纬度地区电离层TEC的变化特征,同时探讨了IRI-2016模型在不同太阳活动年份的预测性能,以期为IRI模型的改进以及建立我国中纬地区TEC预报模式提供重要参考。结果表明:(1)IRI-2016模型预测TEC能表现周日、季节和半年的变化特征,还能表现“中纬夏季夜间异常”和春秋季波峰不对称现象;(2)IRI-2016模型预测IRI-TEC与GPS-TEC观测数据的相关性结果在太阳活动低年(2008年)高于太阳活动高年(2012年);(3)在太阳活动低年IRI2016模型对TEC存在高估,而在太阳活动高年则存在低估。

Total Electron Content and Anomalous Appearance of GPS Satellites as Pointers to Epicentre Identification of Major Japan Earthquake of 2011

The paper presents an analysis of variations in Total Electron Content (TEC) observed through Global Positioning System (GPS) at Guwahati (26?10'N, 91?45'E), in relation to the Japan Earthquakes (EQs) of March 9 and 11, 2011. For this purpose, the azimuthal positions and trajectories of abnormally increased number of satellites at the epicentre location appearing into the Field Of View (FOV) of GPS antenna at Guwahati and consequent pseudo enhancement in TEC are taken as inputs. The paper discusses how the analysis results could provide warning alarms of two earthquakes possibly one on March 8 or 9 and the other on March 11 or 12, 2011 with epicenter positions around 135?E to 145?E and 35?N to 40?N, that coincides with location of Japan Earthquakes. A projected forecast on EQ magnitude of M > 8.5 is also made. The explanations to the observed modifications in TEC features and abnormal increase in number of satellites are purported to be the result of coupling between lithosphere and troposphere forced in by pre-earthquake processes that had spread the zone of activities to as far as Guwahati.

国际参考电离层2016模型在陆海区域的精度分析

为了研究IRI 2016模型在陆地、海洋及全球整体的预报精度和差异性问题,该文利用IGS组织提供的2000—2019年全球电离层TEC数据和12个GNSS跟踪站(陆地区域跟踪站6个,海洋区域跟踪站6个)实测TEC数据,基于陆地和海洋独立研究的方法,借助数理统计、相关系数及时间序列,分析了IRI 2016模型在陆地与海洋区域的精度特征。结果表明:IRI 2016模型精度与研究区域内跟踪站的数量、纬度有密切关系,跟踪站密集区域、低纬度地区模型精度较高;太阳活动强度与IRI 2016模型精度高度相关,2008年和2019年为太阳活动低年,模型的精度较高。IRI 2016模型在全球范围内,相较于海洋区域,陆地区域模型的精度较高;与春秋冬三季相比,夏季TEC预测值与CODE GIM统计差值最小,模型的精度最高。

IRI2016模型的TEC预测能力分析

为了研究IRI2016模型对于总电子含量(TEC)的预测能力,该文利用IRI2016模型计算的TEC数据与GPS-TEC、CODE TEC数据,分别从单站、全球和区域(高、中、低纬度)的角度对IRI2016模型预测TEC的能力进行了分析。首先,选取2004—2018年中的偶数年作为对比年份,在全球范围内选取5个代表性的测站,分别是位于高纬度的Nril站、Palm站,中纬度的Cedu站、Yssk站和低纬度的Bogt站,比较了IRI2016模型和GPS-TEC实测数据;然后,在4个测试年中,将IRI2016模型在四至点上的全球TEC预报图和对应的CODE TEC图进行了对比,并分别将高、中、低纬度地区的数据结果提取出来,绘制出CODE TEC与IRI2016模型差值的分布直方图。结果表明:从单站、全球和中高纬度区域的角度分析,IRI2016模型表现较好。但模型描述的全球TEC分布较粗略,灵活性不高,并且在低纬度区域范围内,模型数据与CODE TEC差值的均方根值较大,模型表现较差。