一、孕震区产生电磁辐射的电学模型(论文文献综述)
卫雷[1](2021)在《基于机器学习的地电场异常检测及分类研究》文中研究说明实现对海量地震观测资料的智能化分析、处理,是大数据时代地震科技工作者走向创新驱动应用的必经之路。其中,作为地震监测的重要手段之一的地电场观测,其异常信息的挖掘显得尤为重要。在我国,每天都会产出大量的地电场观测数据。如何有效地分析地电场观测数据的质量,并进行地震异常判定显得尤为重要。为了识别和提取地电场信号中的有效信息,之前研究人员尝试通过频谱分析、傅里叶变换和小波变换等方法进行信息的处理。虽然在一定程度上发现了对应的异常现象,但同样存在一些弊端。这些方法耗时且效率低下,在一定程度上影响了对大量地电场数据逐一进行调查和检测的能力。上世纪90年代,科学家首次尝试利用人工智能预测地震,但当时由于计算机软硬件性能的相对落后和缺乏大量数据的支撑,进展甚微。在今天的大数据时代,各种高性能技术被逐步提出。同时,计算机的计算能力和数据存储能力得到了显着提高,为人工智能预测地震研究带来了新的契机。由于机器学习在人工智能领域取得了巨大的成就,且地震地电场的信号特征具有难以提取的特点,尝试将机器学习方法引入到地电场观测资料的分析处理中,利用台站实际观测资料开展地电场地震异常检测及分类研究探索工作。根据地震地电场已公开报道的研究结果,并考虑观测资料的时间范围和训练集数据样本的个数,在构建训练样本的过程中,将地震事件发生前20天的地电场波形资料视为与地震事件有密切关联性。本研究中,结合台站周围地区地震事件,对甘肃平凉和新疆和田地电场观测台站近十年的观测资料进行分析。对地震事件发生前的地电场异常时间序列和无明显地震事件发生的正常时间序列样本进行统一训练。并采用机器学习中支持向量机方法,对比梯度提升树算法和随机森林算法。这些算法提取了地电场信号的波形特征,并根据地震前兆波形信息对地电场数据进行分类。在此基础上,还对不同地区不同测试集使用不同方法的训练结果进行了尝试性解释。通过分析研究可知,机器学习相关方法适用于地电场观测资料的异常检测。利用机器学习方法训练的模型可以达到异常检测和分类的目的。与支持向量机算法相比,梯度提升树算法和随机森林算法在地电场异常分类上具有更好的分类效果,相比随机森林算法,梯度提升树算法在更多测向上表现出了更好的性能。在甘肃平凉和新疆和田地电场台站的分类精度分别达到69%和65%左右。机器学习在地电场观测数据方面的成功应用,为处理和分析大量观测资料提供了新的解决方案。这种方法可以有效地对时间序列数据进行异常分类和挖掘,提高了检测效率,为地电场资料提供了有力的技术手段,将更好地服务于地震预报事业。
何宇飞[2](2020)在《基于SWARM和DEMETER卫星电子密度数据的地震电离层现象研究》文中研究指明地震电离层现象是地震孕育过程中所发生的复杂物理或化学过程在电离层中的响应。自上世纪60年代以来,这种现象被不断地报道,引起越来越多关注,被认为是用于监测地震活动的比较有前景且有效手段之一。近年来随着空间探测技术的发展,许多国家已经发射了专用于地震监测的卫星,实现了在卫星高度上的电离层原位测量,开展了大量地震电离层现象的研究工作,并取得了一定的研究成果。但由于地震的复杂特性,电离层的高动态变化,观测数据的多源性,分析方法的差异,至今关于地震电离层耦合机制尚未得到统一的认识,将地震电离层现象应用于地震预报预测中依然是个很大的难题。因此,还需要更多的研究开展,去发现具有明显的短临特性,探索地震孕育与电离层变化之间的内在规律。法国于2004年发射了世界上第一颗专门服务于地震和火山监测的DEMETER卫星,获得了大量的观测资料,开创了地震电离层现象研究的新局面。欧洲航天局于2013年又成功发射了由三颗卫星组成SWARM卫星星座,开启了空间立体式同步观测,大大的提高了观测效率和观测数据的空间分辨,也为地震电离层现象的研究提供了一种新的途径。本论文基于两种不同轨道运行方式的DEMETER单颗卫星和SWARM星座三颗卫星观测数据,分别利用不同的分析方法开展地震电离层现象的研究工作,探索不同轨道运行方式下卫星电离层观测资料的背景信息,尝试针对单颗卫星和星座多颗卫星的电离层观测数据异常信息的提取方法,并基于不同的扰动参数,开展震例和统计研究,取得了如下新的认识和结论:(1)对以往地震电离层现象研究中的震例研究和统计研究结果进行系统的归纳和总结,获得了关于地震电离层现象的一些规律性的认识,即地震电离层异常出现在震前的时间随着震级的增大而增长,电离层异常现象出现的震中距随着震级的增大而增大,地震电离层异常主要分布在地震震中南北两侧。(2)基于DEMETER卫星和SWARM星座观测数据,从空间分布和时间序列两个方面进行观测数据背景分析,得到观测数据空间分布随月份、季节及年度的变化,观测数据的时间序列存在的多种周期成分,并随着纬度的变化起主导的周期有所差异。在地磁纬度位于-10°~10°的范围内,卫星高度的电离层中也发现了F2层中存在的“年度异常”、“半年度异常”、“春秋分不对称异常”等现象。同纬度不同经度研究区域的时序曲线具有较好的相关性,且夜间的时序曲线相关更好。不同轨道高度的两颗卫星观测数据空间分布特征基本一致,数值差异较大。相邻轨道的两颗卫星观测数据的空间分布特征一致,但在正午时段磁赤道两侧,两星观测数据存在显着差别。(3)基于DEMETER卫星观测数据,对其运行期间全球7级以上和我国大陆6级以上的地震开展震例研究,发现有70%以上的地震能观测到震前异常变化,有增强的异常,有减弱的异常,并以增强异常为主。对多地震事件综合分析的结果显示,在震中区域存在着增强的异常变化,并且该异常变化主要集中出现在震前0~25天。依据地震参数分类的统计得到异常随震级增大其幅度增强,随震源深度增加异常减弱,并且南北半球的异常位置也有所不同。利用统计分析的方法尝试对异常进行定量的评估,异常具有大于3σ的显着特性,并利用随机事件的分析结果,对综合分析和统计分析的结果进行检验,验证了异常与地震事件的相关性。(4)基于SWARM星座观测数据,提取了轨道观测中的快速扰动变化,对典型的震例进行震例分析,并探寻该类型扰动与地震的相关性。利用SWARM三颗卫星轨道的差异,对扰动在空间存在的范围及其可能的空间传播特征进行分析和计算,辨别其是否与地震孕育有关的电离层扰动现象。为进一步证实该类扰动与地震的相关性,对地震区和非震区、地震前和地震后的该类扰动进行对比分析,结果表明震区与非震区扰动的差别不显着,震前扰动相对于震后扰动在次数上具有优势,而相近数量的随机事件分析结果,震前震后扰动次数相近,说明与地震的震前活动有一定的关联。(5)对比单颗卫星和星座观测的结果,对未来基于卫星星座的地震电离层现象研究,提出更有助于认识电离层背景变化特征,有利于识别地震电离层现象的星座轨道设计方案,为我国未来基于卫星星座的地震电离层现象研究及其在防震减灾工作中的应用提供参考。
李军辉,何康,李玲利,李琪[3](2014)在《高邮4.9级地震前滁州地震台电磁扰动异常分析》文中进行了进一步梳理采用超限率方法,分析滁州地震台2011—2013年电磁扰动数据,结果发现,2012年7月20日江苏高邮M 4.9地震前,电磁扰动脉冲超限频次和超限幅度均出现明显增强;进一步分析该台电磁扰动子夜时段(00:00—04:00)的脉冲变化,结果显示,子夜时段的电磁扰动脉冲在震前明显增强。分析认为,2012年滁州地震台电磁扰动脉冲增强变化与高邮M 4.9地震具有明显的相关性。
张建国,焦立果,刘晓灿,马新欣[4](2013)在《汶川MS8.0级地震前后ULF电磁辐射频谱特征研究》文中指出本文基于电磁波频谱理论研究方法,对2008年四川汶川MS8.0地震前后金河、剑阁及郑州二砂三个电磁波台站的观测资料进行FFT和小波变换分析,研究了电磁辐射数据快速傅里叶频谱变化特征和在不同尺度下小波变化的分解,发现在汶川地震前确实有异常信息存在.结果表明:(1)FFT动态谱图像说明,地震前电磁波频谱变化特征较明显,在时间、频段上均显示了阶段性进程特征,且随着震中距的增大,辐射能量越小,异常出现的时间越晚;(2)小波分解显示了地震前电磁波异常信号低频部分出现的时间较早;距震中较近的台站,异常信息在高频部分相对明显;距震中稍远的台站,异常信息在低频部分相对明显.
尼鲁帕尔·买买吐孙[5](2012)在《PI算法提取DEMETER卫星地震电离层扰动异常的应用研究》文中研究说明地震是对人类造成破坏最大,危害最严重的突发性自然灾害。中国是一个多地震的国家,而当前的地震预测研究尚处于探索阶段,地震预测仍然是世界性的科学难题。近些年,随着空间对地观测技术的发展,尤其是法国DEMETER(Detection of Electro-Magnetic EmissionTransmitted from Earthquake Regions)卫星发射以后,利用卫星数据提取地震电离层前兆成为地震预测研究中越来越受到关注的新方法,卫星数据中探测到地震前电离层异常扰动的研究获得了重大进展,震例研究和统计研究结果进一步证实了地震电离层效应的存在。发展新的观测手段,充分利用现有电磁卫星数据资源,尝试多种提取异常方法,对地震电离层研究具有重要的作用。图像信息方法(pattern informatics method,以下简称PI方法)是Rundle等在地震活动研究中提出的具有统计物理意义的地震预测新方法,并一直应用于地震活动的中长期预测研究中,该方法预测的时间尺度为510年,具有较高的空间分辨率。PI方法的基本原理是把研究区域进行时空网格划分,对每个网格的地震活动构建其频度时间序列,形成地震活动的时空演化图像,然后通过时空变化计算空间上每个网格里的地震时间发生的概率,再减去背景概率,检测发震概率高的网格,即“地震热点”。电离层参数具有明显随时间、空间的变化规律,在原始的时空图像中难以获得震前的异常信息;而PI方法具有较好的时空融合能力,能够剔除背景变化,提取细微的异常扰动。本文尝试把地震学中PI方法应用于电磁卫星资料处理当中,将DEMETER卫星朗缪尔探针探测的电离层电子浓度(Ne)和电子温度(Te)为参量,对2006-2010年国内外11个震例进行回溯性研究,寻找地震前的异常扰动变化。研究结果如下:(1)大地震前电子浓度、温度的PI时空异常演化图像中均存在不同程度的扰动变化;电子浓度在地震前经历持续扰动异常逐渐消失再度出现异常短期平静(震前几天)的变化过程,不同震例出现的异常范围,异常形态和幅度有所不同,震后趋于平静;电子温度在地震前后时空演图像有所区别,但时空图像变化凌乱,震前异常并不是很明显。(2)震例研究结果表明,对于不同的T1-T0(参考时段),T2-T1(变化时段)时间变化尺度,PI时空演化图像具有明显的差别,PI方法处理的时空演化图像的信息量与T2-T1大小的选取具有一定的关系。针对不同的T2-T1时间尺度,当然也包含着背景时段T0-T1和两者的比例关系,但是T2-T1对PI计算结果的影响很大。多次实验结果表明,只有合理选取T2-T1的大小和T1-T0的比例关系,才可以提取可能与地震相关的异常信息。(3)本文为了剔除电离层背景变化,通过数学处理方法建立电离层的逐日背景场,将逐日背景场值和卫星观测值的差异(差异场)作为PI方法的输入量,重新进行了震例计算。从本文研究的2006-2009年期间10个震例结果来看,电子浓度、温度基于差异场的PI异常演化图像剔除背景效果均比较好,使震前的异常更加明显。个别震例尽管剔出了背景,但是震前异常扰动仍然凌乱,难以看出震前扰变化。(4)PI方法最初用于地震活动的中长期概率预测,其依据是某一区域的地震活动水平相对于背景地震活动水平(如地震发生率)的偏离度与未来强震的发生存在相关性。本文把这一统计物理方法应用到电离层资料地震异常提取,震例结果显示,强震前电离层出现明显的PI异常变化过程,表明这一方法可应用到地震电离层异常提取。但是PI异常时空图像与地震之间的关系仍需要深入研究。
王毅[6](2012)在《极低频电磁波时域方法的理论研究及其应用》文中研究说明近年来,位于电磁波频谱低频频段、特别是频率低于3000Hz的电磁波(包括甚低频Ultra-lowfrequency, ULF,极低频Extremely low frequency, ELF,本文统一称为极低频ELF)的应用研究逐渐受到重视。对于处于这个频段的电磁波来说,地球与地球上空的电离层形成了一个复杂的传播系统。该系统中ELF电磁波的传播有很大的应用价值,如研究地震发生前后的电磁异常现象、采用ELF频段进行对潜通信和地下应急通信系统、星体电磁辐射特性、加热电离层等等。由于地球—电离层系统中的电磁波传播涉及到诸如电离层的等离子体特性、岩石圈的复杂电磁环境、地球—电离层系统的结构等等问题,传统的解析方法和和对解析公式进行数值求解的方法给出的粗略解已经无法适应当前科学研究的高精度和高分辨要求。近年来出现的基于时域方法(time-domain, TD)的ELF方法为这些问题提供了新的解决思路,因为时域方法可以真实地仿真复杂电磁环境下的电磁波的传播过程、再现电磁现象,所以采用时域方法来研究地球—电离层系统中的ELF电磁波的传播具有重要的科学意义,并且已经逐步成为研究该类问题的主要方法。本毕业论文主要研究了ELF电磁波的新型时域方法和方法的改进技术、方法应用于ELF电磁波的传播特性研究和采用该方法研究地震期间出现的电磁异常现象。主要的贡献如下:1) ELF电磁波的多种时域方法比较研究从理论分析和实验仿真两个方面详细研究了几种不同的ELF时域方法,研究结果表明基于地形学网格划分的地形学时域有限差分(geodesic finite difference time-domain)方法比经典的基于经纬度和球坐标网格划分的时域有限差分方法有较大的优势,其主要基于两点:1)网格划分同地质学研究中的网格划分形式类似,更容易将地质信息引入到该方法中;2)网格尺寸大小接近一致,使得该方法稳定性较好。2)时域ELF电磁波传播方法的高分辨技术和高性能技术研究提出了基于时域ELF方法的亚网格技术,即将一个或者多个球面网格进行再次划分,以便提高整个时域模型在局部地区的分辨率,从而达到提高计算效率的作用。同时,为了使得整个方法在多核工作站上更高效的运行,并行技术也引入到了方法中,并讨论了其在多核工作站上的执行效率。3)采用时域方法的ELF电磁波在地球—电离层系统中传播特性的研究在时域ELF建模过程中结合地理信息系统,真实再现了不同地区和不同高度的电磁环境特征(如电离层、地壳、海洋等)。在此基础上,通过仿真研究ELF电磁波在地球—电离层系统中的传播特性,如舒曼谐振(Schumman resonance, SR)、ELF衰减率等,并同解析方法得到的结果进行比较,确认方法的正确性和高效性。同时,针对不同的地质信息,详细研究了ELF电磁波的各种传播性质。4)采用时域方法对地震期间出现的ELF电磁异常现象的研究采用时域方法对地震期间可能出现的物理过程的电磁异常现象进行了仿真,并研究不同区域可能观测到的地震电磁现象。时域ELF电磁波数值仿真结果同近年来一些地区的地震期间观测数据进行比较分析,发现这些仿真结果可以很好的解释观测数据,这为这些观测数据的正确性提供了有力的佐证,同时为采用这些现象进行地震预测提供了有效的理论基础。通过仿真可以证明:在0.01-10Hz范围内,地震区附近的观测站可以观测到由动电效应和电离层异常带来的大幅度的电磁背景噪声异常;在5-40Hz范围内,可以观测到由相同原因带来的舒曼谐振大幅度的增强;在更高的50-250Hz范围内,出现了电磁波的传播异常现象。与此同时,本文初步探讨了采用ELF观测来进行地震电磁定位的可能,结果表明:在动电效应和电离层异常存在时,可以通过观测ELF电磁波的传播来进行地震震源的定位。
尼鲁帕尔·买买吐孙,张永仙[7](2012)在《地震电磁卫星电离层扰动研究进展综述》文中研究表明本文总结了国内外关于地震电离层扰动现象研究的主要进展,主要介绍了法国DEME-TER卫星及其相关的统计研究和震例研究成果,总结了目前地震电离层扰动前兆震例研究的一般步骤,介绍了地震孕育过程中产生的电磁异常信息向电离层传播的可能途径,包括化学途径、声学途径和电磁途径。大量的研究成果表明地震电离层异常的存在,在地震发生前几个小时至几天或几个月电离层扰动被探测到,但是地震电离层扰动前兆能否作为地震预报方法,还有许多需要深入研究的问题。本文提出了地震电离层研究需要解决的几个重要问题。
解滔[8](2011)在《地电阻率长趋势变化及机理解释》文中指出处理、分析了1996~2009年全国63个地电阻率台站的地电阻率数据,研究了1998~2008年中国大陆地电阻率长趋势变化及其转折、加速变化。在数据处理中应用了地电学科的常规方法,引入了小波能谱分析方法;在认识地电阻率长趋势变化及转折、加速变化的基础上,联系地球自转速度变化分析了中国大陆板块应力环境变化;从数值模拟计算的角度,研究了地电阻率长趋势变化及其转折、加速变化的原因,取得以下认识与结论:(1)中国大陆的大多数台站存在地电阻率长趋势变化,在特定年份集中出现了地电阻率异常,认为在这些年份中国大陆出现了地电阻率异常时空丛集现象。持续1年尺度时间的地电阻率长趋势变化的转折、加速异常与长趋势背景变化上出现的上升、下降异常共同构成了地电阻率异常时空丛集现象的主体。(2)在1998年以来的11个年中,在2000~2001、2003、2005和2007年中国大陆出现了地电阻率异常时空丛集现象。地电阻率异常时空丛集年份集中在地球自转速度二阶差分相对于前一年显着变化的年份,说明地电阻率异常确实反应了地壳力学状态的变化。(3)在统计的11年中,按测道统计有67.1%、按台站统计有70.3%的地电阻率异常不对应地震,仅有32.9%、29.7%的异常台站周围发生地震,说明多数异常与震源孕育无直接关系,应属于大范围力学场调整变化引起的“场兆”。(4)地下介质电阻率的变化主要原因在于应力作用下介质内部微裂隙体积、导电通道发生变化以及导电流体的活动,微裂隙发展、定向排列或优势取向、导电流体进入、导电通道联通引起了介质电阻率发生显着变化,其中应力环境下地下介质变形引起的介质内部微裂隙变化是电阻率变化的根本原因。(5)将地电阻率主要探测深度范围内的介质简化为粘弹性介质,采用介质电阻率变化与体积变化之间的标量关系,以三种低应力的加载方式计算了模型电阻率随时间的变化,其变化形态与地电阻率长趋势变化形态吻合,说明地电阻率长趋势变化及其转折、加速变化主要是由大区域应力的低速积累和调整引起的。(6)地电阻率长趋势变化表现为持续几年平稳的变化,可以认为是地下介质在低应力持续积累作用下产生的。由于应力值和积累速度较慢,介质的应力松弛效应使得介质所承受的应力在介质临界强度以下,对应于IPE模式和DD模式的第一阶段。介质在应力作用下未破裂产生大量的新生微裂隙,也无显着的扩容,相应的地电阻率变化平稳持续。大多数地电阻率台站都出现不同程度的长趋势变化,一定比例的台站集中在某特定年份发生长趋势变化的转折、加速变化,这些异常变化在空间上离散、时间上集中,这与大范围的区域应力场调整密切相关。此外,本文认真研究了地电阻率观测数据处理的几种常规方法,引入了小波能谱分析方法以提取地电阻率异常。对典型地震前后地电阻率变化的谱分析表明,该方法能有效提取震前的短期异常信息。
曹丙霞[9](2011)在《地震先兆电离层舒曼谐振异常监测方法研究》文中研究指明地震爆发前,伴随巨大能量释放的孕育过程,肯定会有一些物理现象可以被观测到,因而地震是可以预报的,但地震孕育涉及的因素很多,过程也非常复杂。地震短临预报是全球学者苦苦探索了几个世纪的科学难题。近几年,一些学者宣称,地震先兆的电磁监测很可能是短临地震预测的突破口;地震预报要突破,机理研究是关键,而机理研究迫切需要有效的新预测方法支持。由日本学者发现的震前舒曼谐振异常开启了频域地震先兆监测的新思路。然而日本的地面观测舒曼谐振方法受人为工业噪声干扰影响严重,对“异常源”定位困难。本文依据舒曼谐振波在地-电离层谐振腔中分布必然扰动低电离层的假设,研究了基于电离层非线性的舒曼谐振地震前兆监测的新方法。利用高频电磁波与舒曼谐振在电离层底部的非线性调制作用,从接收到的高频波中解调出异常舒曼谐振波,进行地震前兆监测,找到了新的可能的地震短临预报方法,全文主要工作概述如下:(1)提出并研究了基于电离层非线性的舒曼谐振地震先兆电磁监测的新方法首先,阐述了国际上地震电磁监测的发展概况,介绍了近些年国际上发现的地球自然谐振与地震活动关联的研究,明晰了地震先兆监测已进入频域监测的新时期;由此提出的基于电离层非线性的舒曼谐振地震电磁监测的新方法,该监测方法很大程度上降低了极低频人为噪声干扰,减弱了以往的时域监测无法区分地震异常和其它干扰的问题,可揭示地震引发的多层耦合机理并探索异常源定位的可能性,是一种全新的大尺度地震电磁监测方法。该方法监测地-电离层空腔的上边界舒曼谐振,可与地面测量的腔体下边界舒曼谐振对比,进行天地一体化的地震前兆监测。(2)研究了多次作用模式的电离层交叉调制理论在Gurevich的电离层交叉调制理论基础上,对多次作用模式的电离层交叉调制理论进行了研究。针对已有交叉调制理论中,没有考虑多次作用条件下电磁波传播引起的相位变化对调制度计算影响的欠缺,本文分析了各向同性和各向异性等离子体条件下,多次作用时电磁波相位变化对最终调制度的影响。结果表明各向异性等离子体中多次作用调制理论和各向同性电离层中计算的结果一致。该研究结论为下一步低电离层高频电磁波与舒曼谐振的非线性作用研究奠定了基础。(3)研究了多次作用模式的HF-SR作用理论并提出了基于电离层非线性的舒曼谐振地震前兆观测新方法Yampolski提出了大气电场作用下HF-SR(高频波-舒曼谐振, high frequency-Schumann Resonance)作用理论,在其基础上进一步讨论了多次作用模式的HF-SR作用理论。具体研究了舒曼谐振在地-电离层谐振腔里的分布,结合多次作用电离层交叉调制理论的研究结论,讨论了电离层底部高频电磁波与舒曼谐振的非线性作用。结合乌克兰国家科学院的一次验证实验,对环绕地球传播的高频波与舒曼谐振的非线性作用进行了工程计算,结果表明选择电离层的一次反射信号同样可获得与环绕地球传播的高频波接近的调制深度,系统的工程实现难度降低。选择我国BPM短波授时信号,在我国东部沿海地区建设观测站。(4)提出了便于未来推广布站的基于电离层非线性的舒曼谐振异常监测设计并研制了观测系统在理论研究的基础上,提出了基于电离层非线性的舒曼谐振地震前兆监测系统的简化设计方案以便未来推广布站。进行了高频电磁波传播的工程计算并计算了高频段大气无线电噪声、人为噪声及系统内噪声等,结合调制深度的计算结果,提出了系统的设计要求。根据设计要求进行了短波交叉偶极子天线和零中频短波接收机的设计和研制工作,完成了观测系统布站。(5)分析了低电离层舒曼谐振较长期观测的数据并研究了SR提取方法观测系统研制完成后,进行了较长时期的监测实验,成功在HF上获取了的舒曼谐振信号。提出了差分滤波法、分段归一化法及曲线拟合法等提取舒曼谐振信号的分析方法。观测结果与国际上舒曼谐振观测进行了对比;分析了观测期间BPM传播路径附近发生的2次地震对应的舒曼谐振情况,结合日本Haywkawa、Ohta等人对震前舒曼谐振异常的规律研究,得到了疑似与河南周口附近的4.7级地震活动有关的舒曼谐振异常信号。
罗先汉[10](2009)在《地震前兆的微波遥感观测探讨》文中研究说明通过发生在海城、唐山和汶川的强烈地震事件的分析,指出地震预报的不确定性问题,主要在于前兆现象的复杂多样性及其探测和识别的困难。单一的小震前兆并不具有普遍的预报意义。如果根据多种前兆现象进行综合判断,则可能对短期的地震预报具有重要意义。进一步分析表明,地震前兆观测手段的选择可能更加重要。同获取地震前兆实体信息的地面常规观测手段相比,获取孕震区虚体(光子、电磁波)信息的空间遥感观测手段,特别是其中的微波遥感观测手段,具有视野大、时效快、同步性强以及全天候工作等诸多优点。在采用波束开关方法的条件下,微波遥感观测能以很高的灵敏度发现大气以下孕震区微波辐射的变化,对于做出短期的临震预报可能更有意义。最后,以物信论的观点探讨了微波遥感观测方法的可行性和合理性等问题。
二、孕震区产生电磁辐射的电学模型(论文开题报告)
(1)论文研究背景及目的
此处内容要求:
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例:
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
(2)本文研究方法
调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、孕震区产生电磁辐射的电学模型(论文提纲范文)
(1)基于机器学习的地电场异常检测及分类研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 引言 |
1.1 研究背景及意义 |
1.2 研究现状 |
1.2.1 地电场时间序列信号特征提取及挖掘分类研究现状 |
1.2.2 人工智能在地震预测方面的研究和信号提取现状 |
1.2.3 机器学习在时间序列异常检测方面的研究现状 |
1.3 研究内容 |
1.4 研究工作的创新性 |
第二章 地电场简介 |
2.1 地电场研究对象 |
2.2 地电场观测及变化机理 |
2.2.1 大地电场变化机理 |
2.2.2 自然电场地震异常变化机理 |
2.3 地电场测量原理 |
第三章 机器学习相关理论 |
3.1 机器学习分类算法理论 |
3.2 无监督学习、半监督学习、监督学习 |
3.3 机器学习模型训练 |
3.4 损失函数 |
3.5 交叉验证 |
第四章 数据集介绍 |
4.1 数据集选取背景及理论基础 |
4.2 平凉台简介和数据集选取 |
4.3 新疆和田台数据集 |
4.4 数据处理及特征选择 |
第五章 分类模型与算法评估 |
5.1 支持向量机 |
5.1.1 软间隔最大化 |
5.1.2 拉格朗日对偶 |
5.1.3 最优化问题求解 |
5.1.4 核函数 |
5.1.5 序列最小优化 |
5.2 集成学习算法 |
5.2.1 聚合方法 |
5.2.2 提升方法 |
5.2.3 堆叠方法 |
5.3 模型评估 |
第六章 实验结果及分析 |
6.1 平凉台梯度提升树方法结果 |
6.1.1 平凉台NE测向梯度提升树方法结果 |
6.1.2 平凉台NS测向梯度提升树方法结果 |
6.1.3 平凉台EW测向梯度提升树方法结果 |
6.2 平凉台随机森林方法结果 |
6.2.1 平凉台EW测向随机森林方法结果 |
6.2.2 平凉台NS测向随机森林方法结果 |
6.2.3 平凉台NE测向随机森林方法结果 |
6.3 平凉台支持向量机方法结果 |
6.4 新疆和田台方法结果 |
6.4.1 和田台梯度提升树算法结果 |
6.4.2 和田台随机森林算法结果 |
6.4.3 和田台支持向量机算法结果 |
6.5 结果讨论 |
第七章 研究结论与展望 |
7.1 研究结论 |
7.2 存在问题 |
7.3 研究展望 |
参考文献 |
致谢 |
附录 |
作者简介 |
(2)基于SWARM和DEMETER卫星电子密度数据的地震电离层现象研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 绪论 |
1.1 引言 |
1.2 地震电离层现象研究现状 |
1.2.1 同震电离层扰动 |
1.2.2 震前电离层扰动 |
1.2.2.1 震例研究 |
1.2.2.2 统计研究 |
1.2.2.3 耦合机制的研究 |
1.3 地震电离层现象研究总结 |
1.3.1 主要研究参量总结 |
1.3.2 电离层异常特征总结 |
1.4 研究目的和意义 |
1.5 研究思路与内容 |
第二章 地震电离层现象概述 |
2.1 地震活动概述 |
2.1.1 地震成因及震级 |
2.1.2 地震过程及前兆现象 |
2.1.3 地震孕育区 |
2.2 电离层概述 |
2.2.1 电离层 |
2.2.2 电离层活动特征 |
2.3 电离层对地震的响应 |
2.3.1 地震电离层现象对震级敏感性 |
2.3.2 地震电离层现象的空间分布特征 |
2.3.3 地震电离层现象的多样性和瞬时性 |
2.3.4 地震电离层现象在电离层各分层中的响应特征 |
2.4 小结与讨论 |
第三章 基于DEMETER卫星数据的分析 |
3.1 DEMETER卫星及数据 |
3.1.1 DEMETER卫星简介 |
3.1.2 DEMETER卫星数据 |
3.2 DEMETER卫星观测数据的背景特征 |
3.2.1 空间分布背景的构建方法及特征分析 |
3.2.2 固定区域的观测数据时间序列构建方法及其变化特征 |
3.2.2.1 时间序列构建方法 |
3.2.2.2 数据随纬度的变化特征 |
3.2.2.3 数据随经度的变化特征 |
3.2.4 结论与讨论 |
3.3 地震电离层现象的震例研究 |
3.3.1 空间分布分析方法 |
3.3.2 时间序列分析方法 |
3.3.3 典型震例分析与总结 |
3.4 地震电离层现象的统计研究与验证 |
3.4.1 基于多地震事件分类的分析 |
3.4.1.1 异常的空间分布分析 |
3.4.1.2 异常的时间序列分析 |
3.4.2 基于随机事件的验证 |
3.4.3 基于多地震事件的定量评估 |
3.4.3.1 异常空间分布的统计分析 |
3.4.3.2 异常时间序列的统计分析 |
3.5 小结与讨论 |
第四章 基于SWARM星座数据的分析 |
4.1 SWARM星座及数据 |
4.1.1 SWARM星座简介 |
4.1.2 SWARM星座数据 |
4.1.3 SWARM星座卫星轨道的差异 |
4.2 SWARM星座观测数据的背景分析 |
4.2.1 固定研究区域观测数据的时序分析 |
4.2.2 观测数据的空间分布特征 |
4.2.3 基于三颗卫星轨道差异的特征分析 |
4.2.4 结论与讨论 |
4.3 地震电离层快速扰动的分析方法及震例研究 |
4.3.1 快速扰动的分析方法 |
4.3.2 震前的快速扰动现象 |
4.4 快速扰动现象与地震活动的相关性研究 |
4.4.1 快速扰动的空间分布特征 |
4.4.2 太阳和地磁活动的影响 |
4.4.3 有震区与无震区的对比分析 |
4.4.4 地震前与地震后的对比分析 |
4.5 小结与讨论 |
第五章 地震电离层现象的耦合机制 |
5.1 常见的耦合机制模型 |
5.1.1 重力波模型 |
5.1.2 电动力学模型 |
5.1.3 电磁辐射模型 |
5.1.4 化学模型 |
5.2 地震电离层耦合途径 |
5.2.1 重力波途径 |
5.2.2 电动力学途径 |
5.3 基于耦合机制对震例研究结果的分析 |
5.3.1 对DEMTER卫星震例研究结果的分析 |
5.3.2 对SWARM星座震例研究结果的分析 |
5.4 小结与讨论 |
第六章 总结与展望 |
6.1 研究结果总结 |
6.2 DEMETER和 SWARM的研究对比 |
6.3 创新点 |
6.4 展望 |
6.4.1 星座观测设想 |
6.4.2 研究工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及发表文章 |
(3)高邮4.9级地震前滁州地震台电磁扰动异常分析(论文提纲范文)
0 引言 |
1 台站及观测概况 |
2 超限率方法 |
3 数据及计算结果分析 |
3.1 观测资料分析 |
3.2 超限率计算结果分析 |
4 结论 |
(4)汶川MS8.0级地震前后ULF电磁辐射频谱特征研究(论文提纲范文)
1 引言 |
2 观测仪器简介 |
3 方法与原理 |
3.1 FFT频谱分析[23] |
3.2 小波变换[24-25] |
4 资料选取与计算结果分析 |
4.1 FFT动态谱变化分析 |
4.2 其他影响因素分析 |
4.3 小波变换细节分析 |
5 讨论与结论 |
(5)PI算法提取DEMETER卫星地震电离层扰动异常的应用研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 引言 |
1.1 地震预测研究现状 |
1.2 论文研究的目的和意义 |
1.3 论文研究内容和章节安排 |
第二章 地震电离层国内外研究进展 |
2.1 地震电磁现象的岩石圈-大气层-电离层耦合机制 |
2.2 DEMETER 卫星及其数据简介 |
2.2.1 DEMETER 卫星简介 |
2.2.2 DEMETER 卫星数据介绍 |
2.3 地震电离层研究现状 |
2.3.1 地震电离层异常的一般研究步骤 |
2.3.2 震例研究进展 |
2.3.3 地震电离层异常统计研究 |
2.4 小结 |
第三章 图像信息(PI)方法国内外研究进展 |
3.1 PI 算法简介及其实现过程 |
3.2 国内外研究进展 |
3.3 小结 |
第四章 PI 方法提取地震电离层扰动异常的研究 |
4.1 研究对象 |
4.2 资料选取及研究步骤 |
4.3 震例研究结果 |
4.4 小结和讨论 |
第五章 电离层背景场建立和差异场的 PI 方法计算 |
5.1 电离层的一般物理特征 |
5.2 利用 DEMETER 研究电离层特征 |
5.3 逐日背景场的建立 |
5.4 剔出背景的差异场的 PI 震例计算 |
5.5 小结和讨论 |
第六章 总结与展望 |
6.1 总结及讨论 |
6.2 未来工作展望 |
参考文献 |
致谢 |
作者简历及发表论文 |
附录 1 基于原始观测值的其他 8 个震例的 PI 异常演化图像 |
附录 2 基于差异场的其他 8 个震例的 PI 异常演化图像 |
(6)极低频电磁波时域方法的理论研究及其应用(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 研究背景和意义 |
1.2 极低频电磁波的解析法和应用现状 |
1.2.1 极低频电磁波的解析法 |
1.2.2 极低频电磁波的应用现状 |
1.2.3 国内极低频研究概述 |
1.3 极低频电磁波时域方法的研究现状 |
1.3.1 极低频电磁波的时域方法发展 |
1.3.2 极低频电磁波时域方法应用现状 |
1.4 本文的主要研究工作和内容安排 |
1.4.1 本文的主要研究工作 |
1.4.2 本文的内容安排 |
第2章 极低频电磁波的时域方法 |
2.1 引言 |
2.2 时域有限差分法 FDTD 概述 |
2.2.1 Maxwell 方程组及其差分形式 |
2.2.2 FDTD 元胞 |
2.2.3 典型的三维 FDTD 迭代方程 |
2.2.4 FDTD 方法涉及的关键技术 |
2.3 极低频电磁波的仿真计算模型 |
2.3.1 地球—电离层系统的建模空间 |
2.3.2 电离层模型 |
2.3.3 地壳模型 |
2.4 基于局部模型的极低频近似方法 |
2.4.1 Cummer 的局部模型 |
2.4.2 Berenger 的局部模型 |
2.5 基于球坐标划分模型的极低频方法 |
2.5.1 球坐标划分模型 |
2.5.2 极低频 FDTD 方法 |
2.5.3 特殊网格的处理 |
2.6 基于经纬度网格划分的极低频时域方法 |
2.6.1 经纬度划分模型 |
2.6.2 极低频经纬度网 FDTD 计算方法 |
2.6.3 稳定性分析 |
2.6.4 合并网格方法 |
2.6.5 局部高分辨率方法 |
2.6.6 并行技术 |
2.7 本章小结 |
第3章 基于地形学网格划分的极低频时域方法 |
3.1 引言 |
3.2 地形学建模方法 |
3.2.1 三角形球面网格划分的生成 |
3.2.2 六边形球面网格划分的生成 |
3.2.3 三维地球—电离层模型的生成 |
3.2.4 地形学球面划分网格参数的提取 |
3.3 基于地形学的时域极低频方法 |
3.3.1 建立坐标系和 FDTD 元胞 |
3.3.2 三角形球面划分的二维极低频方法 |
3.3.3 基于六边形球面划分的二维极低频方法 |
3.3.4 地形学网格划分的三维极低频方法 |
3.4 数值计算特性分析 |
3.4.1 时间稳定性 |
3.4.2 空间稳定性 |
3.5 地形学的亚网格技术 |
3.5.1 三角形网格划分的球面亚网格技术 |
3.5.2 六边形网格划分的球面亚网格技术 |
3.5.3 三维地形学网格划分的亚网格技术 |
3.6 提高地形学极低频方法的计算效率 |
3.7 数值算例 |
3.8 本章小结 |
第4章 时域方法研究极低频电磁波的传播 |
4.1 引言 |
4.2 极低频电磁波在地球—电离层系统内的传播规律 |
4.2.1 无耗地球—电离层系统中的极低频电磁波传播 |
4.2.2 有耗地球—电离层系统中的极低频电磁波传播 |
4.2.3 极低频电磁波的垂直分布规律 |
4.2.4 真实环境下的极低频电磁波传播 |
4.3 舒曼谐振现象 |
4.3.1 地球—电离层系统中的舒曼谐振频率 |
4.3.2 舒曼谐振的水平和垂直分布规律 |
4.3.3 不同电导率模型下的舒曼谐振频率 |
4.4 极低频电磁波的衰减率 |
4.4.1 极低频电磁波衰减率的理论值 |
4.4.2 极低频电磁波衰减率的提取 |
4.4.3 仿真不同电离层模型下的极低频电磁波衰减率 |
4.5 本章小结 |
第5章 地震期间电磁异常现象研究 |
5.1 引言 |
5.2 震期出现的电磁现象的机理 |
5.2.1 地下电磁源 |
5.2.2 闪电噪声 |
5.2.3 电离层异常 |
5.3 10HZ 以下的地震电磁异常现象 |
5.3.1 仿真计算模型设置 |
5.3.2 地震电磁源的表面响应和分布规律 |
5.3.3 电离层异常和闪电噪声的影响 |
5.3.4 Loma Prieta 大地震时的电磁异常观测数据分析 |
5.3.5 小结 |
5.4 地震期间的舒曼谐振异常现象 |
5.4.1 地震电磁源对舒曼谐振的影响 |
5.4.2 闪电噪声对舒曼谐振的影响 |
5.4.3 距离对舒曼谐振异常观测的影响 |
5.4.4 不同的电离层结构对舒曼谐振的影响 |
5.4.5 小结 |
5.5 50HZ 以上频段的地震电磁异常现象 |
5.5.1 仿真计算模型设置 |
5.5.2 极低频电磁波的传播异常 |
5.5.3 小结 |
5.6 地震电磁定位研究 |
5.6.1 定位原理 |
5.6.2 仿真计算模型 |
5.6.3 仿真实验和讨论 |
5.7 本章小结 |
第6章 总结与展望 |
6.1 本文的主要研究内容与贡献 |
6.2 进一步的工作与展望 |
参考文献 |
致谢 |
在学期间的研究成果及发表的学术论文 |
(8)地电阻率长趋势变化及机理解释(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第一章 引言 |
1.1 研究目的和意义 |
1.2 国内外地震地电学研究现状 |
1.3 地电阻率长趋势变化研究及存在的问题 |
1.4 研究特色 |
第二章 研究内容、研究思路 |
2.1 研究内容 |
2.2 地电阻率资料处理 |
2.3 分析总结异常 |
2.4 数值计算 |
2.5 机理解释 |
2.6 小结 |
第三章 资料研究 |
3.1 地电阻率的观测方法 |
3.2 数据处理方法 |
3.2.1 傅氏滑动分析 |
3.2.2 矩平 |
3.2.3 动态矩平 |
3.2.4 归一化月速率 |
3.2.5 小波分析方法 |
3.3 长趋势变化 |
3.3.1 观测资料 |
3.3.2 典型的长趋势变化 |
3.3.2.1 宝坻台 |
3.3.2.2 大同台 |
3.3.2.3 宝鸡台 |
3.3.2.4 太原台 |
3.3.2.5 昌黎台 |
3.3.2.6 武都台 |
3.3.2.7 乌鲁木齐台 |
3.3.2.8 合肥台 |
3.3.2.9 长趋势变化的转折现象 |
3.4 地电阻率异常时空丛集现象 |
3.5 异常时空丛集现象与地球自转速度变化 |
3.5.1 地球自转角速度变化分析 |
3.5.2 异常时空丛集现象的原因 |
3.6 小结 |
第四章 有限元数值计算 |
4.1 基本原理 |
4.1.1 虚功原理 |
4.1.2 粘弹性小形变问题的基本方程 |
4.1.3 已知位移求应力应变 |
4.2 计算模型 |
4.3 计算结果分析 |
4.4 可靠性分析 |
4.5 小结 |
第五章 地电阻率长趋势变化的机理讨论 |
5.1 岩(土)介质电阻率变化的理论分析 |
5.2 地电阻率长趋势变化及其转折变化的机理 |
第六章 认识与结论 |
第七章 结束语 |
参考文献 |
致谢 |
作者简介 |
(9)地震先兆电离层舒曼谐振异常监测方法研究(论文提纲范文)
摘要 |
Abstract |
第1章 绪论 |
1.1 课题来源及背景概述 |
1.2 地震预测发展近况 |
1.3 地震电磁监测技术变革 |
1.3.1 现象关联阶段 |
1.3.2 时域监测方法 |
1.4 自然谐振开启频域监测新思路 |
1.4.1 地-电离层波导谐振腔及SR |
1.4.2 频域监测的概念 |
1.4.3 地震-阿尔芬谐振异常研究 |
1.4.4 地震-舒曼谐振异常研究 |
1.5 基于电离层非线性的地震-舒曼谐振预测方法 |
1.5.1 地面观测舒曼谐振方法的问题 |
1.5.2 本文提出的地震先兆-舒曼谐振异常监测方法 |
1.5.3 乌克兰RWS-SR验证性实验 |
1.6 本文的主要工作 |
第2章 多次作用模式电离层交叉调制研究 |
2.1 电离层基本概念 |
2.2 电离层交叉调制 |
2.3 均匀交变场与等离子体电子温度 |
2.4 多次作用模式电磁波相位对调制度的影响 |
2.4.1 等离子体内电磁波相位 |
2.4.2 相位变化对调制度的影响 |
2.5 本章小结 |
第3章 多次作用HF-SR非线性理论研究 |
3.1 电离层底部SR与HF作用 |
3.1.1 SR对电子温度的改变 |
3.1.2 电离层D层底部大气电场 |
3.1.3 大气电场作用下的HF-SR作用理论 |
3.2 多次作用模式HF-SR调制理论 |
3.2.1 HF电磁波的调制 |
3.2.2 地-电离层谐振腔内的SR电场分布 |
3.2.3 多次作用模式对RWS-SR调制的影响 |
3.3 短波授时信号BPM与SR的非线性调制 |
3.4 本章小结 |
第4章 基于电离层非线性的SR异常监测系统研制 |
4.1 系统总体设计 |
4.2 交叉偶极子短波天线设计 |
4.2.1 BPM传播 |
4.2.2 短波天线设计要求 |
4.2.3 正交水平极化短波天线设计 |
4.3 零中频短波接收机设计研制 |
4.3.1 接收机总体设计方案 |
4.3.2 调谐放大器电路 |
4.3.3 混频器 |
4.3.4 超低近端相噪频率源 |
4.3.5 A/D采样 |
4.3.6 USB数据传输及接收机 |
4.4 解调BPM仿真实验 |
4.4.1 BPM信号制式 |
4.4.2 BPM解调半仿真实验 |
4.5 本章小结 |
第5章 基于电离层非线性的SR异常监测实验 |
5.1 HF-SR数据处理方法 |
5.1.1 差分滤波法 |
5.1.2 分段归一化HF-SR数据处理 |
5.1.3 曲线拟合法 |
5.1.4 其他信号处理方法讨论 |
5.2 与乌克兰RWS-SR实验对比 |
5.3 地-电离层谐振腔上下边界的SR观测对比 |
5.4 震例分析 |
5.5 本章小结 |
结论 |
参考文献 |
攻读学位期间发表的学术论文 |
致谢 |
个人简历 |
(10)地震前兆的微波遥感观测探讨(论文提纲范文)
1 地震预报的不确定性问题 |
2 地震前兆信息及其观测手段 |
2.1 两种类型的自然物质信息 |
2.2 地震前兆实体信息与地面常规观测 |
2.3 地震前兆虚体信息与空间遥感观测 |
3 地震前兆的微波遥感观测 |
3.1 微波段电磁波信息的重要特性与天文学意义 |
3.2 存在微波地震前兆的可能性 |
3.3 微波遥感观测的基本方法 |
3.4 微波遥感与地震的短期临震预报探讨 |
4 可行性与合理性讨论 |
4.1 天线型式 |
4.2 灵敏度 |
4.3 模型拟合 |
4.4 物质、能量与信息 |
四、孕震区产生电磁辐射的电学模型(论文参考文献)
- [1]基于机器学习的地电场异常检测及分类研究[D]. 卫雷. 中国地震局兰州地震研究所, 2021(08)
- [2]基于SWARM和DEMETER卫星电子密度数据的地震电离层现象研究[D]. 何宇飞. 中国地震局地球物理研究所, 2020(03)
- [3]高邮4.9级地震前滁州地震台电磁扰动异常分析[J]. 李军辉,何康,李玲利,李琪. 地震地磁观测与研究, 2014(Z3)
- [4]汶川MS8.0级地震前后ULF电磁辐射频谱特征研究[J]. 张建国,焦立果,刘晓灿,马新欣. 地球物理学报, 2013(04)
- [5]PI算法提取DEMETER卫星地震电离层扰动异常的应用研究[D]. 尼鲁帕尔·买买吐孙. 中国地震局地震预测研究所, 2012(09)
- [6]极低频电磁波时域方法的理论研究及其应用[D]. 王毅. 南京航空航天大学, 2012(10)
- [7]地震电磁卫星电离层扰动研究进展综述[J]. 尼鲁帕尔·买买吐孙,张永仙. 地震, 2012(01)
- [8]地电阻率长趋势变化及机理解释[D]. 解滔. 中国地震局兰州地震研究所, 2011(10)
- [9]地震先兆电离层舒曼谐振异常监测方法研究[D]. 曹丙霞. 哈尔滨工业大学, 2011(07)
- [10]地震前兆的微波遥感观测探讨[J]. 罗先汉. 北京大学学报(自然科学版), 2009(06)