川滇地区电离层多参量异常监测系统的设计与实现

刘江, 徐锐, 陈聪, 饶太国, 李兴泉

刘江,徐锐,陈聪,饶太国,李兴泉. 2021. 川滇地区电离层多参量异常监测系统的设计与实现. 地震学报,43(5):605−614. DOI: 10.11939/jass.20210038
引用本文: 刘江,徐锐,陈聪,饶太国,李兴泉. 2021. 川滇地区电离层多参量异常监测系统的设计与实现. 地震学报,43(5):605−614. DOI: 10.11939/jass.20210038
Liu J,Xu R,Chen C,Rao T G,Li X Q. 2021. Design and implementation of ionospheric multi-parameter anomaly monitoring system in Sichuan-Yunnan region. Acta Seismologica Sinica43(5):605−614. DOI: 10.11939/jass.20210038
Citation: Liu J,Xu R,Chen C,Rao T G,Li X Q. 2021. Design and implementation of ionospheric multi-parameter anomaly monitoring system in Sichuan-Yunnan region. Acta Seismologica Sinica43(5):605−614. DOI: 10.11939/jass.20210038

川滇地区电离层多参量异常监测系统的设计与实现

基金项目: 中国地震局震情跟踪定向工作任务(2020010406)、国家自然基金青年项目(41704014)和四川省地震局“川滇地区川滇地区GNSS大地构造物理及壳幔动力研究”创新团队(202003)共同资助
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    通讯作者:

    刘江: e-mail:liujiang0103@foxmail.com

  • 中图分类号: P352.7

Design and implementation of ionospheric multi-parameter anomaly monitoring system in Sichuan-Yunnan region

  • 摘要: 介绍了川滇地区电离层多参量异常监测系统的设计思路与功能实现,并将该系统应用于2019年6月17日四川长宁MS6.0地震的监测试验。结果表明:该系统实现了全球和中国区域垂直总电子含量VTEC、站点VTEC和F2层临界频率foF2异常变化的实时监测,有助于开展示范性地震电离层异常监测工作,其图形及数据结果可为地震-电离层异常扰动判识提供佐证,为川滇地区地震监测预报提供电离层前兆信息支持。
    Abstract: This paper introduced the design ideas and function implementation of ionospheric multi-parameter anomaly monitoring system in Sichuan-Yunnan region, and then applied the system to monitoring test of the MS6.0 earthquake on June 17, 2019 in Changning, Sichuan. The results show that the system realizes the real-time monitoring of abnormal changes such as global and China regional VTEC, site VTEC and foF2, which is helpful to carry out the demonstrative seismic-ionospheric anomaly monitoring. The graphic and data results can provide evidences for the identification of seismic-ionospheric anomalous disturbance, and ionospheric precursor information for earthquake monitoring and prediction in Sichuan-Yunnan region.
  • 图  1   川滇地区GNSS和垂测台站分布图

    Figure  1.   Distribution of GNSS and vertical ionosonde stations in Sichuan-Yunnan region

    图  2   川滇地区电离层多参量异常监测系统的总体结构图

    Figure  2.   Overall structure diagram of the ionospheric multi-parameter anomaly monitoring system in Sichuan-Yunnan region

    图  3   川滇地区电离层多参量异常监 测系统功能图

    Figure  3.   The function diagram of the ionospheric multi-parameter anomaly monitoring system in Sichuan-Yunnan region

    图  4   异常分布子系统业务流程图

    Figure  4.   Business flow chart of anomaly distribution subsystem

    图  5   时序曲线子系统业务流程图

    Figure  5.   Business flow chart of time series curve subsystem

    图  6   系统主界面

    (a) 异常分布子系统;(b) 时序曲线子系统;(c) 监测平台

    Figure  6.   Main system interfaces

    (a) Anomaly distribution subsystem;(b) Time series curve subsystem;(c) Monitoring platform

    图  7   异常分布子系统关于长宁地震前2019年6月14日12:00 UT全球(a)和中国区域(b)VTEC异常分布图形结果,图中红色圆点代表震中

    Figure  7.   Global (a) and China regional (b) VTEC anomaly distribution graphic results of the anomaly distribution subsystem at 12:00 UT on June 14,2019 before Changning earthquake,where red dots represent the epicenter

    图  8   时序曲线子系统图形结果(2019年6月1—20日)

    (a) 四川宁南站点VTEC时序曲线;(b) 云南腾冲站点foF2时序曲线;(c) 空间参数时序曲线,图中红色直线为参数阈值

    Figure  8.   Graphic results of time series curve subsystem (June 1 to June 20,2019)

    (a) VTEC time series curves of Ningnan station in Sichuan Province;(b) foF2 time series curves of Tengchong station in Yunnan Province;(c) Time series curves of spatial parameter,where all red lines are parameter thresholds

  • 何宇飞,杨冬梅,和少鹏. 2020. 基于地震电离层现象研究结果的分析与总结[J]. 中国地震,36(2):244–257.

    He Y F,Yang D M,He S P. 2020. Preliminary studies on seismo-ionospheric phenomena[J]. Earthquake Research in China,36(2):244–257 (in Chinese).

    林剑,吴云,祝芙英,乔学军,周义炎. 2009. 基于GPS探测汶川地震电离层TEC的异常[J]. 地球物理学报,52(1):297–300.

    Lin J,Wu Y,Zhu F Y,Qiao X J,Zhou Y Y. 2009. Wenchuan earthquake ionosphere TEC anomaly detected by GPS[J]. Chinese Journal of Geophysics,52(1):297–300 (in Chinese).

    王壮凯,刘袆,刘静,张学民,周晨. 2020. 2018年8月5日印度尼西亚地震震前电离层异常特征[J]. 地震学报,42(3):327–340. doi: 10.11939/jass.20190134

    Wang Z K,Liu Y,Liu J,Zhang X M,Zhou C. 2020. Characteristics of ionospheric anomalies before the earthquake in Indonesia on August 5,2018[J]. Acta Seismologica Sinica,42(3):327–340 (in Chinese).

    王泽民,孙伟,安家春. 2016. 2015-04-25尼泊尔MS8.1地震前后电离层VTEC异常变化分析[J]. 大地测量与地球动力学,36(2):133–137.

    Wang Z M,Sun W,An J C. 2016. Anomaly variation analysis of the ionospheric VTEC before and after the 25 April 2015 MS8.1 Nepal earthquake[J]. Journal of Geodesy and Geodynamics,36(2):133–137 (in Chinese).

    吴健,徐彤,胡艳莉. 2016. 基于国家电波观测站网电离层垂测数据的地震电离层异常研究进展[J]. 地震学报,38(3):345–355. doi: 10.11939/jass.2016.03.003

    Wu J,Xu T,Hu Y L. 2016. Recent progress in the study of ionospheric anomalies before strong earthquakes using ionosonde data of National Radio Observation Network in China[J]. Acta Seismologica Sinica,38(3):345–355 (in Chinese).

    熊波. 2012. 太阳耀斑的电离层响应和GPS-TEC监测[D]. 北京: 中国科学院地质与地球物理研究所: 20–29.

    Xiong B. 2012. Ionospheric Response to Solar Flare and GPS-TEC Monitoring[D]. Beijing: Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences: 20–29 (in Chinese).

    闫相相,单新建,曹晋滨,汤吉,刘展,王振杰. 2014. 中国西南区域孕震区电离层TEC变化长时间序列分析[J]. 地震地质,36(1):253–265. doi: 10.3969/j.issn.0253-4967.2014.01.021

    Yan X X,Shan X J,Cao J B,Tang J,Liu Z,Wang Z J. 2014. Long time series analysis of ionospheric TEC disturbance over seismically active region in southwest China during low solar activity[J]. Seismology and Geology,36(1):253–265 (in Chinese).

    张学民,刘静,赵必强,徐彤,申旭辉,姚璐. 2014. 玉树地震前的电离层异常现象分析[J]. 空间科学学报,34(6):822–829. doi: 10.11728/cjss2014.06.822

    Zhang X M,Liu J,Zhao B Q,Xu T,Shen X H,Yao L. 2014. Analysis on ionospheric perturbations before Yushu earthquake[J]. Chinese Journal of Space Science,34(6):822–829 (in Chinese).

    张学民,申旭辉,赵庶凡,刘静,欧阳新艳,娄文宇,泽仁志玛,何建辉,钱庚. 2016. 地震电离层探测技术及其应用研究进展[J]. 地震学报,38(3):356–375. doi: 10.11939/jass.2016.03.004

    Zhang X M,Shen X H,Zhao S F,Liu J,Ouyang X Y,Lou W Y,Zeren Z M,He J H,Qian G. 2016. The seismo-ionospheric monitoring technologies and their application research development[J]. Acta Seismologica Sinica,38(3):356–375 (in Chinese).

    Dach R, Lutz S, Walser P, Fridez P. 2015. Bernese GNSS software version 5.2[CP]. Bern: Astronomical Institute, University of Bern: 318–322.

    Kuo C L,Huba J D,Joyce G,Lee L C. 2011. Ionosphere plasma bubbles and density variations induced by pre-earthquake rock currents and associated surface charges[J]. J Geophys Res,116:A10317.

    Leonard R S,Barnes R A. 1965. Observation of ionospheric disturbances following the Alaska earthquake[J]. J Geophys Res,70(5):1250–1253. doi: 10.1029/JZ070i005p01250

    Pulinets S A,Boyarchuk K A,Hegai V V,Kim V P,Lomonosov A M. 2000. Quasielectrostatic model of atmosphere-thermosphere-ionosphere coupling[J]. Adv Space Res,26(8):1209–1218. doi: 10.1016/S0273-1177(99)01223-5

    Sorokin V M,Chmyrev V M,Yaschenko A K. 2001. Electrodynamic model of the lower atmosphere and the ionosphere coupling[J]. J Atmos Sol Terr Phys,63(16):1681–1691. doi: 10.1016/S1364-6826(01)00047-5

  • 期刊类型引用(12)

    1. 刘池洋,黄雷,赵红格,王建强,杨丽华,席晓东,彭恒. 大陆横向转换构造及其地质作用. 地质学报. 2024(12): 3455-3477 . 百度学术
    2. 何金,许鑫,吴彪,刘晓磊,杨东辉,路彤. 汶川地区区域构造应力场特征及汶川M_S8.0地震对周围主要断层面的影响. 地震科学进展. 2022(03): 97-115 . 百度学术
    3. 杨宜海,张雪梅,花茜,苏利娜,丰成君,邱玉荣,梁春涛,苏金蓉,古云鹤,金昭娣,张媛媛,关昕. 龙门山断裂带的分段性特征——来自密集震源机制解的约束. 地球物理学报. 2021(04): 1181-1205 . 百度学术
    4. 苏小芸,陈丽君,王文才,季婉婧,李通,周卫东. 甘东南地区水氡浓度的临界慢化现象研究. 地震工程学报. 2020(05): 1104-1110+1140 . 百度学术
    5. 李振月,万永革,盛书中. 米亚罗断裂活动与汶川地震序列活动的关系. 地震地质. 2019(01): 72-83 . 百度学术
    6. 杨帆,盛书中,万永革,王晓山,刘兆才,李瑶. 网格内不满足均匀性假设对应力场反演结果的影响——以喜马拉雅东构造结及其周边地区应力场研究为例. 地球物理学进展. 2019(02): 479-488 . 百度学术
    7. 江敏,陈九辉,Yasuto Kuwahara,Reiken Matsushita. 利用小震震源机制解研究汶川地震后龙门山断裂带中段应力场时空演化. 地震地质. 2018(02): 310-322 . 百度学术
    8. 丰成君,戚帮申,张鹏,孙东生,孟静,牛琳琳,王苗苗,谭成轩,陈群策. 汶川Ms8.0地震后龙门山断裂带地壳应力场及其构造意义. 地质力学学报. 2018(04): 439-451 . 百度学术
    9. 钟菊芳,吴海波. 多断层破裂下单双峰地震动参数对比分析. 防灾减灾工程学报. 2018(01): 193-202 . 百度学术
    10. 万永魁,刘峡,沈军,王雷,李妍. 汶川地震前龙门山及其周缘断裂形变运动与应力累积的数值模拟. 地震地质. 2017(04): 853-869 . 百度学术
    11. 杨雅琼,王晓山,万永革,盛书中,陈婷. 由震源机制解推断唐山地震序列发震断层的分段特征. 地震学报. 2016(04): 632-643+658 . 本站查看
    12. 冯梅,张纪中,安美建. 2008年汶川地震前后震源区构造应力场变化. 地震地质. 2013(04): 701-720 . 百度学术

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出版历程
  • 收稿日期:  2021-02-15
  • 修回日期:  2021-05-13
  • 网络出版日期:  2021-10-27
  • 发布日期:  2021-09-29

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