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电磁卫星高能粒子处理方法研究与初步应用
作 者: 王飞飞
导 师: 万剑华
学 校:
专 业: 地图制图学与地理信息工程
关键词: DEMETER IDP MEPED 高能粒子 汶川地震
分类号: P315
类 型: 硕士论文
年 份: 2012年
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内容摘要
地震的破坏性有目共睹,对于地震的研究也是迫在眉睫,利用新手段、新技术和新方法以期更加全面深入的解读和了解地震,这对于突破短期临震预报有重要的意义。近几十年,各国学者对地震电磁现象进行了深入研究,发现震前前兆信息不仅存在于岩石圈,也可能通过某种耦合机制表现在电离层和大气层。本文以汶川地震为例,在尽可能排除太阳活动和地磁活动影响的基础上,利用法国DEMETER电磁卫星IDP粒子数据和NOAA卫星MEPED粒子探测器数据对汶川地震前后的粒子通量变化进行研究分析,尝试探寻地震前后,在孕震区上空附近可能存在的高能粒子异常现象,来探索震前高能粒子异常信息作为震前前兆信息的可能性和必要性。本文主要结论如下:1.通过太阳活动与地磁活动的相关性分析,发现太阳活动指数与地磁指数具有较好的相关性,尤其是太阳活动与地磁活动指数Ap和极光带电急流强度指数AE的相关性均达50%以上,高者竟达75.5%,这一系列数据表明日地环境确实存在某种内在联系,具有一定的同步性。因此在分析地震-电离层异常现象时,不仅仅要考虑到地磁场的影响,同时还要考虑到太阳活动对其的影响;2.分析DEMETER卫星IDP数据时,发现在震前一周即5月6日,100~600keV能谱段高能粒子通量增幅强度高达6σ,同时对比分析5月6日粒子通量数据与其震前三个月重访轨道数据,发现在5月6日粒子通量在100~500keV能谱段明显高于其重访轨道粒子通量;3.通过利用NOAA-15,16,17,18卫星MEPED电子数据分析汶川地震前后粒子通量的日变化情况,发现相对于震后,震前沉降到地球大气层的粒子通量明显增涨。并且在震前一周,即5月6日至5月12日,均发生了强度不一的粒子暴事件。同时粒子计数相对于其背景场有明显涨幅,其中5月6日和5月9日的粒子暴事件在NOAA系列的三颗卫星上均有记录;4.对比两组卫星高能粒子数据异常提取结果,发现在5月6日均出现不同程度的粒子通量增涨现象。分析两组数据粒子通量异常增强区域时,发现在47°N~53°N,L:1.8~2.0区域有重合。
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全文目录
摘要 4-5 Abstract 5-9 第一章 绪论 9-18 1.1 研究背景及研究意义 9-10 1.2 国内外研究现状 10-14 1.2.1 地震电磁卫星的发展概况 10-12 1.2.2 地震-电磁异常物理机制研究现状 12-13 1.2.3 地震-高能粒子异常研究现状 13-14 1.3 研究内容与技术路线 14-18 1.3.1 研究内容 14-16 1.3.2 论文组织结构 16-18 第二章 地震-高能粒子异常的理论基础 18-27 2.1 空间圈层的基本特性 18-20 2.1.1 地球磁场 18-20 2.1.2 地球辐射带 20 2.1.3 电离层 20 2.2 带电粒子在电磁场中运动的物理基础 20-25 2.2.1 带电粒子运动的动力学方程 21-22 2.2.2 粒子漂移运动的小扰动理论 22-23 2.2.3 粒子漂移运动的三个绝热不变量 23-25 2.3 地震-高能粒子异常可能的耦合机制 25-26 2.4 本章小结 26-27 第三章 汶川地震概况与数据资料准备 27-35 3.1 汶川地震概况 27-28 3.2 数据来源 28-34 3.2.1 DMEETER 卫星高能粒子数据 28-32 3.2.2 NOAA 卫星粒子探测器数据 32-34 3.3 本章小结 34-35 第四章 汶川地震背景场建立及数据选取原则 35-42 4.1 日地活动背景场基本参数 35-36 4.2 日地活动相关性分析 36-38 4.3 日地活动背景场建立及时空演化特征 38-39 4.4 卫星高能粒子异常监测数据选取原则 39-40 4.5 本章小结 40-42 第五章 汶川地震高能粒子异常信息提取与分析 42-62 5.1 异常信息提取方法 42-45 5.2 DEMETER 卫星高能粒子异常信息提取 45-51 5.2.1 时间序列统计分析 46-48 5.2.2 空间对比分析 48-50 5.2.3 重访轨道分析对比 50 5.2.4 DEMETER 卫星数据分析结果总结 50-51 5.3 NOAA 卫星 MEPED 高能粒子异常信息提取 51-56 5.3.1 电子和质子的时间序列分析 51-55 5.3.2 质子空间差值序列分析 55-56 5.3.3 NOAA 卫星粒子数据分析结果总结 56 5.4 异常提取结果对比 56-61 5.4.1 两组卫星高能粒子异常提取对比 56-60 5.4.2 结合其他监测手段对比分析 60-61 5.5 本章小结 61-62 第六章 结论与展望 62-65 6.1 结论 62-63 6.2 需要进一步研究的问题 63-65 参考文献 65-71 攻读硕士学位期间取得的学术成果 71-72 致谢 72
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中图分类: > 天文学、地球科学 > 地球物理学 > 大地(岩石界)物理学(固体地球物理学) > 地震学
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