iSTEP3计画中文摘要.PDF

iSTEP3計畫中 文摘要： （一）計畫中文摘要 近年來地震電離層前兆已被熱烈探討。 1999 年9月 21日規模 7.6 集集地震發生之 後，2003 年整合 搜尋臺灣地震前兆 iSTEP建構八個地面觀測網站 ，以例行觀測臺灣地震 異常訊號。基於既有之成就與發展，本研究計畫將持續並擴展 iSTEP ，以探討臺灣大地 震前岩石層大氣層和電離層中出現之地震異常訊號和其間之觀連，同時利用觀察到之地 震電離層異常訊號和地震異常訊號，建構系統以評估地震風險並進行區域和全球地震預 測 。地面和人造衛星觀測被用來偵測地震電離層異常訊號和地震異常訊號之時，統計和 物理模型將被用來評估地震風險和研究相關之機制。 本整合計畫由總計畫和兩個子計畫組成，總計畫發展統計方法以偵測地震電離層異 常訊號和地震異常訊號，並從事模型模擬以探討岩石層 -大氣層電離層之耦合機制。根- 據所發展之統計參考與模擬獲得之特性，兩子計畫分別偵測地震電離層異常訊號和地震 異常訊號，同時預測即將來臨之地震。子計畫一監測岩石層大氣層和電離層中之地震異 常訊號，並推估即將於臺灣地區可能發生之地震。同時將提供總計畫所觀察之資料數據 以進行模擬，並告知 子計畫二訊息以利其搜尋並確認即將發生之地震。子計畫二建構區 域及全球電離層全電子含量圖，分析地震電離層時空前兆，預測即將來臨大地震之時間 和位置。觀察到地震電離層前兆之時間變化和空間分佈將提供總計畫做進一步之模擬和 子計畫一以探討岩石層-大氣層電離層耦合。- 雖然本計畫著重地震前兆研究，亦將進行大地震和海嘯引起之各種同震擾亂。比對 前兆訊號和同震擾亂將有助釐清各自的產生機制。 總計畫 實驗發現大地震前會出現電磁場、電磁輻射、電子濃度、全電子含量異常變化。這 些現象顯示孕震期間震央附近岩石層大氣層和電離層中之電位、電場電流、磁場等電磁 參數扮演重要角色。總計畫將輸入岩石層和大氣層中之電磁參數，利用建構模式模擬電 離層中之電子濃度和全電子含量時間變化和空間改變響應。 比對模擬和觀測到之地震電 離層前兆，可獲知岩石層-大氣層電離層耦合物理機制與動力。- 利用前 1-15 天移動中位數和其相關上下界以為參考可偵測地震電離層前兆、地震 電磁訊號和地震異常訊號。然而，中位數所建立之參考有時候仍受困於季節效應 。總計 畫將進行一系列之統計測試以找尋最佳之參考以利各種異常訊號偵測，同時增加成功率 且降低失敗率和誤報率。 子計畫一 子計畫一將持續經營11個 iSTEP所建構之網站，並增設 2個地面觀測網和 2個人 造衛星觀察，以監測臺灣地區岩石層大氣層和電離層中之地震異常訊號。各個觀測到之 地震異常訊號將分別獨立以為短、中或長期地震風險評估 。既有之觀測網由磁力計、地 電探針陣列、次聲波系統、 大氣冕儀探針、 大氣場磨、調頻儀、特高頻信標、高頻都卜 勒探測系統、電離層探測儀 電離層高頻雷達( ) 、全球定位系統接收機、全天影像儀。2個 新增設之地面觀測為：GPS 接收機監測地表位移監測和水井水位觀察，以分別探討地表 形變和地應力變化。同時將分別利用福衛三號或福衛七號( )和福衛五號監測電離層電子 濃度和電漿。磁力計和地電探針將記錄岩石層中之地震電磁訊號。次聲波系統記錄聲重 波。冕儀和場磨偵測大氣電場。調頻儀和特高頻信標觀察低電離層中之不規則體。高頻 都卜勒探測系統觀測電離層波動。電離層探測儀量測電離層電子濃度隨高度分佈。地面 GPS 接收機觀察電離層全電子含量，而全天影像儀監測移行電離層擾亂。福衛三號 (福衛 七號)提供電離層電子濃度三維結構。福衛五號則記錄電離層電漿濃度、速度、溫度。因 此，子計畫一之整合觀察是為全世界最整密之地震異常訊號觀測網，可用來進行孕震期 間岩石層 -大氣層電離層耦合- 監測。此外，由於福衛系列人造衛星可進行全球觀測，因 此，可從事全球地震電離層前兆研究，亦能支援其他國家進行地震前兆研究。 子計畫二 近年來全電子含量之全球電離層圖已被廣泛運用於地震電離層前兆研究。然而現今之全 球電離層圖有 1-4 天延遲時間。為了即時從事地震電離層前兆研究，子計畫二將即時獲 取地面 GPS 接收機網記錄資料，並計算和建構即時之全球電離層圖。建構之全電子含量 全球電離層圖將被用來鑑別全球效應例如磁暴( )和區域效應例如地震( ) ，同時可用來研究 全球大地震電