论文部分内容阅读
地震及地震预报一直是人们普遍关注的重要科学领域之一。由于地震是在自然界各种条件和作用下产生的,其复杂性使得准确预测地震成为世界性的科学难题,对地震前兆的研究工作成为了关注的重点。随着地震电离层前兆的发现和 GPS无线电掩星技术的日益发展,利用 GPS无线电掩星观测提取地震电离层前兆信息成为一种新兴的探测手段。本文正是利用COSMIC掩星观测数据对地震前电离层扰动进行研究,主要工作和研究结果归纳如下: (1)通过MATLAB编程,从COSMIC掩星观测数据中正确地提取出两个关键电离层参数—F2层峰值电子密度NmF2和峰值高度hmF2。将COSMIC掩星观测得到的NmF2和hmF2与电离层垂测仪相应观测结果进行比较后发现,两种观测手段得到的NmF2和hmF2的相对偏差的标准差均小于21％。 (2)加入动量项对BP神经网络进行改进,利用MATLAB设计改进型BP神经网络结构,用构建的人工神经网络对COSMIC掩星观测得到的NmF2和hmF2进行插值。然后,以地震前1日至5日作为观测时期,地震前6日至20日作为参考时期,通过分析这两个时期NmF2和hmF2的相对变化,分析地震前电离层扰动现象。利用上述方法,本文分析了2006年12月26日台湾屏东7.0级地震前NmF2和hmF2的异常变化,发现地震前5日内,震区上空NmF2和hmF2均出现了负异常,NmF2降低约30%,hmF2降低约20%。以上分析结果与前人对此次地震前电离层扰动现象的观测结果基本相符,说明通过人工神经网络技术对 COSMIC掩星观测得出的 NmF2和hmF2进行插值以分析地震前电离层异常扰动这一方法是可行的。 (3)运用上述分析方法,根据COSMIC系统提供的掩星观测数据,对2007年至2009年间4次地震事例进行了分析研究。对比地震前1日至5日与地震前6日至20日的NmF2和hmF2的变化,均发现地震前1日至5日内电离层发生了异常的负扰动, NmF2降低35%~55%,hmF2降低15%~30%。由于在这4次地震发生之前,太阳活动和地磁活动均比较平静,可以认为上述电离层异常扰动很可能是由地震效应引起。 本文的研究结果表明,利用COSMIC掩星观测数据提取NmF2和hmF2,通过人工神经网络进行数据插值,分析地震前1日至5日内(观测时期)与地震前6日至20日(参考时期)内 NmF2和hmF2的相对变化,可以获取地震前电离层异常扰动的特征,说明利用GPS无线电掩星观测研究震前电离层扰动现象是较为可行的。