【探索】咱们大家一起看电离层能否预报地震

ramboard

我的知识也很有限，我拿出来分享一部分，希望读者也拿出来一部分，共同完善这个理论，我觉得还是很有用武之地的，而且可能会比“看云”更可靠一点。唯一可惜的是，似乎“外围专家”们并不常用这种方法。

以下几段知识，都摘自这个页面：http://zh.wikipedia.org/zh-cn/%E7%94%B5%E7%A6%BB%E5%B1%82

“规模五以上的地震在发生前至少超过七成震中上空的电离层都曾突然变稀薄；规模六以上强烈地震更高达九成都会在震前出现电离层异常扰动。故如当下判断某区电离层突然变稀薄非由太阳黑子等外来活动引起时，则可能是由于地球板块挤压累积能量所致，故应可利用电离层异常扰动现象作为地震预警的重要参考”

注解：

1、90%的六级地震可以造成电离层异常，但不代表90%的电离层异常就是地震造成的。（这个是“充分、必要”条件逻辑）估计只有极少数电离层异常是大地震前兆，所以必须和其他异常相配合，权重嘛，个人觉得10%到20%为宜。

2、电离层变稀薄可以看做地震前兆；变稀薄，一般是指电离程度下降，电离程度是指原本的气体分子被拉成离子、电子的等离子体的比例。

3、发现电离层变稀薄时，必须排除太阳活动的影响。如果无法用太阳活动解释一块地方上空的电离层异常，此现象才有资格参与地震预报。

首先讨论一下为什么地震会导致电离层异常，这个问题我查了许多资料，暂时没有定论，一种可信的理论是因为岩层受压，形成电场（可能是压电陶瓷效应，但不确定），影响了高空电离层结构。

其次，我们看看采用如何的步骤排除太阳活动影响，找到“真正异常”的电离层扰动。

继续摘引内容：

“X射线：突发电离层骚扰，太阳活跃时期强烈的耀斑发生时硬X射线会射击到地球……”

排除方法：X射线不能被电离层折射，不能射穿地球，因此在午夜的空中如果出现扰动，那不可能是来自太阳的X射线。这也是为什么用于预测地震的电离层观察最好在午夜之后最好。

“质子：极冠吸收，耀斑同时也释放高能质子。这些质子在耀斑爆发后15分钟至2小时内到达地球。这些质子沿地球磁场线螺旋在磁极附近撞击地球大气层，提高D层和E层的电离……”

只要地球磁场不被严重扭曲，质子一般绝大部分都会落在地球磁极，也就是很高纬度的地方，看不见极光的地区不应发生此类扰动。至于看“地磁场是否被扭曲”，参考下一条……

“地磁风暴：地磁风暴是地球磁场暂时的、剧烈的骚扰。地磁风暴时F2层非常不稳定，会分裂甚至完全消失。在极地附近会有极光产生。”

个人觉得，这一条其实是和上一条有所重复，只是在那个维基百科页面被列为两条而已。地磁风暴最简单的观测方法就是DST指数，看他的变化激烈程度和绝对值大小。同时建议观察“Magnetosphere Simulation”这个图，地址在这里：http://dizhen.justfree.com/datasat.php（需要把滑块拉到几乎是最下面），找到这样一张图：



首先看磁感线分布图，如果扭曲的很厉害，那么太阳粒子比如质子等，可能有一部分沿着搅乱的磁感线入侵到低纬度（其实就是地磁涡流的本质，详见：http://www.ntem.com.cn/ntem/showa.jsp?informationid=200508241012501587&classid=200706041622076208），造成异常。

磁暴+太阳质子扰动也是很好排除的，质子辐射是一种电离辐射，其作用应当是增加电离度，而不是让电离层更稀薄。

除了页面所列这几个，其实还有许多因素可以导致扰动，但排除了这些，其实已经距离真相不远了。

好吧，我们来做一套例题看看：

题目：有这张图，推测中原地区是否有地震的可能



解答：

第一步，识图。图中右侧TECU（total electron content）是指电离程度，时间标示“17:15:00UT”（是指国际标准时间），我国处于GMT+8位置，换算成北京时间就是“17+8:15:00”，夜间“1:15”得到的图像。地图上中原地区的电离程度较低，有一定求证价值。

（注：左下角红色，电离度高，其实是太阳留下的痕迹。在白天，太阳直射点由于太阳的加热，电离程度很高。目前处于夏季，红带中心大概是北纬20度，比较正常）

第二步：求证。

1、夜间观测，排除X射线可能

2、观测DST图，得到地磁场活动相对平稳，同时得到同时期的“Magnetosphere Simulation”图，磁感线对称度比较好，不易出现质子或其他带电粒子入侵低纬的情景。

这样就基本排除了这个低电离度区域是由太阳的实时影响造成的。（但不排除是“非实时影响”，也就是说这个状态也可能是好几天前太阳爆发留下的）

3、连续观察TEC图，看这片区域是否停留在一个地区

得到了以下三个时间段的三张图：

（红的部分多，不要以为异常了，看看图里的标尺，原来最大值是22，现在还不到10：图例变小，分辨率增加。）





大家可以看到，这个三角形区域其实是不停地往西边移动，并没有停留在一个地区上空的情况。因此也基本排除了这一大块移动的低密度区是由于地壳应力所造成的原因。

至于那些“被染成红色”的区域，对比图例，电离度只有10多一点，远低于白天被直射的部位，因此不应被过分关注。（意思是说不要一上来就吓一跳，结果优先去考虑它……而是应当先考虑目前有记载的电离层变低（深蓝色区域）。但是如果红色区域总是停留在一个区域上空，则还是要小心求证的）

第三步：总结。

由于地磁相对平静，太阳辐射的带电粒子不易入侵低纬度地区而制造低密度区，中性粒子、X射线等被地球阻挡无法到达夜间区域，所以这块区域具有“地震前兆”嫌疑；但是由于这块区域并没有固定在一个地点，而是和地球自转同步，故亦排除是中原地质遭到挤压而对电离层施加的影响。

此处的电离层异常现象不宜被认为是地震前兆，但中原地区是否安全，还要再密切观察其他异常并进行求证。

注意一下，就算是发现有一块异常被锁定在当地，而不随地球自转而移动，也不能轻易确定就是地震前兆，而完全也有可能是因为磁暴+太阳粒子造成的。只要太阳活动非常剧烈，那么TEC图就难以提供准确的异常预报信息，其可采信率就会下降很多，因此这种预测还是不要在太阳活动期间进行比较好。（太阳活动可以引发地震，但也同时影响对地震的预测，大自然的设计可真是很精妙）

同时，虽然维基百科页面提出，就目前经验讲，只发现震中上空电离程度会有减弱，但也不排除可以导致电离程度加强的可能。总之不能看到密度增大，就直接排除地震前兆的可能，而也应当严格按照这些步骤求证一遍。
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以上就是一道例题，基本上大部分人都能会做，只不过就是要在夜间做，比较困（难）。这样大家感兴趣的时候可以试试。

本人经验有限，以上论述内容和解题过程，只能作参考，也希望大家提出自己的看法。总之无论是DST，还是电离层浓度图，虽说可能有高手拿他预测地震，但这个工作并不是信手拈来的，更不能稍微看见点异常，就误以为是前兆，否则肯定误报率非常高。我提出的这个方法肯定还很不完善，大家以后碰到什么新的案例，最好也传上来，大家一起研究研究。

ramboard

补充：例题中同期的DST和MAG SIM（可见地磁活动不是很强烈）

tanlilin

电离层异变范围太大，定位困难，作参考可以，作预测不容易。

中科院的数据不可信了。他们已经修改数据了。才发上来的

ramboard

中科院的数据不可信了。他们已经修改数据了。才发上来的
Guest from 124.234.57.x 发表于 2010-5-7 06:51

    不会的，你疑心太重了，你说的是DST那次对不？那张图末端是预测，当然会不停的变了。你放心，他们不会做这种事情的，也毫无意义

阳光海岸

研究测震必备的工具：
卫星云图，MDCB电磁波监测仪器，地表热红外，电离层图，震兆震光。

回复 1# ramboard

文川地震前六天  五月六日  早上七点 出现过地震云  请你查一下五月六日七点的电离层云图
是否有一个以文川为园心 以文川到上海杨浦区五角场的距离为半径 有一个大园圈的电离云