为了全面评估电磁监测卫星观测在地震监测预测方面的应用价值,国家自然灾害防治研究院联合中国地震局地震预测研究所科研团队,对张衡一号卫星01星自2018年发射以来的全球47个浅源强震(MS≥7.0,震源深度≤100 km)、全球3500多个MS5.0以上震例,开展回溯性统计研究。在排除卫星平台及载荷工作、空间天气活动等已知扰动因素的前提下,获得了如下与地震相关的电离层异常统计特征:
(1)各载荷均能探测到强震异常信息:90%的浅源强震发生前,至少有1个载荷能记录到空间物理参量的异常变化;超过65%的浅源强震发生前,会有2–3个载荷同时记录到空间物理参量的扰动现象;
(2)各载荷的地震电离层异常探测率不同:电场仪、感应式磁力仪和朗缪尔探针地震电离层异常探测率较高,可达70%以上;
(3)地震引起的电离层异常具有特定的时空分布规律:时间上,主要出现在震前1个月,震前1周内异常最为集中;空间上,中低纬度地震异常往往不在震中正上方,而是偏离震中几百km且偏向于磁赤道方向。
张衡一号卫星电离层多参量综合观测,为空基地震监测预测研究提供了有力的数据支撑。强震回溯研究结果表明,张衡一号卫星具备震前电离层异常探测能力,基于空基平台开展地震监测预测是可行的。然而,仅靠单一卫星还无法有效支撑空基地震监测预测实践,需构建电磁卫星星座,以提高卫星观测时空分辨率。另外,地震的孕育、发展、发生是复杂的非线性过程,从研究和认识地震产生的电离层异常,到运用至地震监测预报实践需要一个长期的积累过程,需大力发展天地一体化立体式地震监测体系,实现多学科交叉融合,才能为地震监测预测实践和防震减灾业务提供更有力的支撑,从而突破地震预报的瓶颈。
图1 张衡一号01星观测的地震电离层异常时空分布规律
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(1)https://www.mdpi.com/3059984(2)https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0273117723005914
(3)https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1029/2020JA028116
(4)https://link.springer.com/article/10.1007/s11430-022-1048-8