缅甸Ms7.2地震前电离层TEC的异常变化*

祝芙英 吴 云 杨 剑

(1)中国地震局地震研究所，武汉 430071 2)地壳运动与地球观测实验室，武汉430071)

缅甸Ms7.2地震前电离层TEC的异常变化*

祝芙英1，2)吴 云1，2)杨 剑1，2)

(1)中国地震局地震研究所，武汉 430071 2)地壳运动与地球观测实验室，武汉430071)

基于IGS提供的电离层TEC资料和中国地壳运动观测网络提供的GPS资料解算的单站VTEC数据，采用滑动平均处理方法，对2011年3月24日缅甸7.2级地震震前的电离层TEC资料进行了处理和分析，结果表明：在震前6～8天，出现电离层TEC异常减小现象，震前3天出现电离层TEC异常增加现象，排除太阳活动和地磁扰动的影响后，3月16日、17日和18日出现的电离层TEC异常减小，特别是在18日出现的异常减小及呈现出的共轭结构，可能与缅甸7.2级地震有关。

缅甸地震;总电子含量(TEC);异常变化;共轭结构;前兆

1 引言

地震电离层异常的发现源于 Leonard和Barnes［1］对美国阿拉斯加地震的研究，他们发现孕震区上空电离层电子密度在震前几天存在显著扰动，之后，有大批的科研工作者对地震前电离层的异常扰动进行了深入研究和探讨［2-18］，已有的研究结果表明：由地震引起的电离层变化的确存在，特别是对汶川 Ms8.0地震前的电离层扰动的研究结果［19-23］再一次增强了人们对地震电离层前兆探索的信心。北京时间2011年3月24日21时55分13.8秒，缅甸东北部发生了Ms7.2地震，震源深度20 km，我国部分地区有震感。本文基于国际GNSS服务组织(IGS)提供的电离层TEC资料和中国地壳运动观测网络提供的GPS资料解算的单站VTEC数据，采用滑动平均的方法对震前电离层TEC资料进行了处理和分析。

2 数据与方法

电离层总电子含量TEC是表征电离层形态特征的重要参量，也是研究震前电离层异常的重要参量之一。全球定位系统(GPS)为电离层TEC的监测提供了一种新的有效的技术手段，利用GPS的双频观测量可以获得高精度的电离层TEC值［24］，由于震中附近观测资料的限制，本文在研究电离层TEC的二维分布时，直接采用IGS发布的最终电离层TEC数据，该结果为利用全球几百个台站的GPS观测数据，每两小时反演生成一张全球电离层TEC地图，其沿纬度和经度方向上的分辨率为2.5°× 5°，该结果经过了一定的数据插值和平滑处理，过滤了小的时空尺度的电离层扰动，完全可以作为研究大尺度电离层结构和变化的有效工具。另外，我们还选取距离震中较近的我国境内的昆明、下关和泸州跟踪站的GPS资料解算的高精度、高时间分辨率的电离层TEC时间序列进行处理和分析。

本文在绘制电离层TEC的二维“异常”分布图时取如下映射函数［18］：

式中：m×n为网格点数，K为时间序列序号，时窗长N取为10，α取为2，当TEC值超出下边界(¯-2σ)时视为异常减小，而超出上边界(+2σ)时即视为异常增大。

3 震前电离层TEC异常变化与分析

从2011年2月22日起，对震前20天全球范围内的电离层TEC格网数据进行处理，处理过程中，选取的参考时刻为6：00 UT，TEC的初始均值μ和初始标准差σ来自于2月22—3月3日连续10天的数据。

结果显示在震前的绝大部分时间，震中上空附近均为绿色，也即电离层TEC没有出现异常扰动现象，电离层TEC的异常扰动主要发生在震前1天及震前6～8天。在震前1天即3月23日，在全球出现了大范围的TEC异常增加，与之前的地震电离层异常扰动特征明显不符［18-22］，可能与空间环境的影响有关;在震前6～8天，震中上空附近均出现了电离层TEC的异常减小，作为代表，图1给出了震前7天(3月17日，图1(a))和震前6天(3月18日，图1(b))时二维电离层TEC的异常常分布情况(横轴代表经度，纵轴为纬度，小红五角星代表震中的位置)。由图1可以看出大部分网格点的TEC与正常值的差都在2σ之内，即除震中上空附近外，其他大部分区域的电离层TEC均是正常的，在震前7天，震中正上方及偏西南方有轻微的电离层TEC异常减小现象，震前6天，震中上空偏西北方出现了电离层TEC异常减小趋势，其减小的幅度和范围相对较大，东西向跨度超过30°、南北向跨度超过10°，而且，在其磁共轭区域也同时出现了显著的异常减小趋势，这与汶川Ms8.0地震前6天出现的异常扰动非常相似［19］，但在南太平洋上空也出现了一块区域表现为异常减小，具体原因有待进一步分析。震前5天情况类似于图1(a)的情况，限于篇幅不逐一列出。为了更加清楚、全面地获悉此次地震前的电离层TEC的异常变化，我们采用同样方法对我国境内距离震中较近的3个GPS站(昆明、下关、泸州)的VTEC时间序列进行处理分析，图2给出了3月13—24日3个GPS站的VTEC时间序列曲线图(红线为地震发生时刻，横轴代表日期，纵轴为TEC，红线和蓝线代表上、下限值，黑线代表VTEC观测值)。

从图2可以看出，昆明、下关、泸州3个GPS跟踪站的VTEC时间序列曲线也分别同步地在震前8天(3月16日)、7天(3月17日)、6天(3月18日)出现了超出下界的异常减小，这与图1的二维TEC异常分布相一致。不同的是在震前3天(3月21日)3站都不同程度地显示了异常增大的趋势，而3月21日的TEC二维分布图中并没有异常显示，分析其原因可能是生成二维网格数据时有一定的平滑作用，压低了某些局部特性。总体看来，相对于电离层TEC的二维异常分布，距离震中较近的3个台站的VTEC异常分布情况基本一致，在相同时间内出现了同样形态的异常扰动。

图1 震前7天(3月17日)和震前6天(3月18日)全球范围内电离层TEC的异常分布(单位：TECu)Fig.1 Distribution of the ionospheric TEC anomalies above all over the world 7 days(a)and 6 days(b)prior to the earthquake (unit：TECu)

图2 缅甸地震前昆明、下关、泸州GPS站的VTEC时间序列Fig.2 Time series of ionospheric VTEC right above KUNM，XIAG and LUZH stations prior to the Myanmar earthquake

太阳活动和磁暴是影响电离层TEC变化的主要因素，据中国气象局国家空间天气监测预警中心发布的空间天气周报week350和week351的结果(http：//www.spaceweather.gov.cn/bulletin/week/)显示：3月13—27日Kp指数均没有超过4，没有磁暴，地磁活动总体来说较为平静，但在3月21日地磁环境受到扰动发生太阳质子事件，3月21日出现的电离层TEC异常增加不排除受地磁扰动的影响。因此，排除空间环境因素的影响，震前6～8天出现的电离层TEC异常减小可能与此次地震有关。

4 结论

基于IGS提供的电离层TEC资料和中国地壳运动观测网络的GPS资料解算的高精度单站VTEC数据，本文采用滑动平均的方法对全球电离层TEC及我国境内的昆明、下关、泸州3个台站的VTEC资料进行了处理和分析，看到了电离层TEC异常扰动现象：即在震前3天(3月21日)电离层TEC出现了异常增大的趋势，考虑到空间天气的影响后，不排除受地磁扰动的影响;但在震前6～8天电离层TEC均出现了异常减小的趋势，特别是在3月18日震中上空附近出现的电离层TEC异常减少幅度和范围最大，而且磁共轭区域同时也出现了异常减小的趋势，排除太阳活动和地磁扰动的影响，基本可认为与此次地震有关。

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IONOSPHERIC TEC ANOMALIES OBSERVED BEFORE MYANMAR Ms7.2 EARTHQUAKE

Zhu Fuying1，2)，Wu Yun1，2)and Yang Jian1，2)

(1)Institute of Seismology，CEA，Wuhan 430071 2)Crustal Movement Laboratory，Wuhan430071)

On the basis of the Total Electron Content(TEC)obtained from International GNSS Service(IGS) and the VTEC derived from the GPS observation data from the reference stations of Crustal Movement Observational Network of China and using the method of moving average，we have processed and analyzed the ionospheric TEC prior to the Myanmar Ms7.2 earthquake.The results show that the anomalous reduction of TEC occurred on 6-8 day prior to the earthquake and the anomalous increase of TEC occurred on the 3rd day prior to the earthquake may be related to the geomanetic disturbance on Mar.21.Due to the time is close to the occuring moment of the event，it can be concluded that the observed anomalous reduction of ionospheric TEC on Mar.16，17 and 18 and the conjugated structure of the anomalous reduction on Mar.18 is possibly related to the earthquake excluding the effect of solar activity and geomagnetic disturbance.

Myanmar earthquake;Total Electron Content(TEC);anomalous variation;conjugated structure;precursor

1671-5942(2011)05-0005-04

2011-04-07

地震行业科研专项(201108004);中国地震局地震研究所所长基金(IS200916012，IS200926039)

祝芙英，男，1980年生，硕士，从事飞行器定轨及应用方面的研究.E-mail：zhufy00@yahoo.com.cn

P228.4

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