基于地球-电离层空腔共振的地震电磁监测方法研究.pdfVIP

第7期(总第367期) 国际地震动态 No．7(SefiMNo．367) Recent inWorld 2009年7月 Seismology July，2009 Developments 基于地球．电离层空腔共振的 地震电磁监测方法研究球 曹丙霞乔晓林 (哈尔滨工业大学，哈尔滨150001) 摘要多年来的观测研究表明，地震活动可能引发地球-电离层空腔共振异常。本 文介绍了地球一电离层空腔共振的产生机理，主要的特征参数以及常用的观测方法等。总 结了目前国际上对共振异常现象与地震活动关系的主要分析方法和研究结果。对地震活 动引发地球一电离层空腔共振异常的下一步研究工作进行了探讨。 关键词地球．电离层空腔；舒曼共振；感应式磁力仪；极化 中图分类号P318．6+1文献标识码A 引言 1舒曼共振介绍 地震活动引发的各种空间响应机理尚不 地球和电离层构成了一个谐振腔体，该 明确是造成地震预测工作难以突破的原因之 腔体的谐振频率主要由地球的尺寸决定，全 一。国际上几十年的观测研究表明：地质 球雷暴引起的闪电活动产生的宽频带电磁辐 学、地球物理学和地球化学等多种地震前兆 射，等效于一个电流发生器，向电离层充电 表现中，电磁异常的反应是最敏感的…。地 维持了全球电流平衡和电离层电位。地球波 震前产生的电离层扰动现象具有稳定的时间 导作用就像一个共振器，谐振频率对应的电 尺度，是目前地震电磁研究的重点之一。研 磁波在地球一电离层波导发生共振，闪电辐 究电离层对于地震活动的各种电磁响应现 射被放大，即产生了地球一电离层空腔共振。 象，有助于解释其产生机理，为地震预报工 该理论由舒曼在1952年首先提出，因此称 Reso- 作提供更多理论依据。近年来，位于电离层 该共振为舒曼共振怛。4o(Schumann D层底部的地球-电离层空腔共振异常与地 nance)。表l是舒曼共振的部分特征参数。 震活动的关系，也引起了许多地震电磁预测 舒曼共振的频率稳定，各本征频率的偏 专家的注意，并进行了长期的观测研究。研 移量一般在0．2Hz左右忙．5J，如表l所示。 究结果表明了地震活动与谐振异常的关联 舒曼共振各本征频率对应的谱密度呈现日周 性，同时也发现了许多目前仍无法解释的 期变化，但变化幅度不大，数值稳定。 现象。 我们从天线与电波传播的角度来解释舒 ’收稿只期：2009-04-23。 基金项目：本项目受国家科技支撑计划2008BAC35BOO资助。 第7期 曹丙霞等：基于地球．电离层空腔共振的地震电磁监测方法研究 23 曼共振的形成。垂直电偶极子辐射的理论表 舒曼共振可以在地球上的任意地方测 达式显示3个独立的空间尺度：地球近似平 量，其磁场强度远小于地磁场的强度，一般 坦模型中，最低阶对应静电分量；电场垂直 采用两个水平的低噪声感应线圈测量东一西 分量的衰减与到闪电源距离的立方成反比， 和南一北的磁场分量；电场一般采用垂直电 对应的空间特征尺度数量级为20km；次低 偶极子天线测量。 阶对应的是感应分