大气电场异常作为地震短临预报标志研究进展
大气电场的特征及雷电预警技术研究
ｆ ｌ ， ｓｎ ｅ ｗｏ ｋ ｂ ｅ ｖ ｔ ｎ ｏ ｒ ｕ ｄ ｌｃ ｒｃ ｉ ｌ ｔ ｅ ｌ ｃ ｒｃ ｉ ｌ ｓ ｒ ｎ ｔ ａ ｄ ｉ ｈ ｉ ｇ ｉ ｄ ｕ ｉ ｇ ｎ ｔ ｒ ｏ ｓ ｒ ａ ｉ ｆ ｇ ｏ ｎ ｅ ｅ ｔｉ ｆ ｄ， ｈ ｅｅ ｔ ｉ ｆ ｄ ｔ ｅ ｇ ｈ ｎ ｌ ｔ ｅ ｏ ｅ ｅ ｇ ｎ ｆｅ ｕ ｎ ｙ ｇ ｎ ｒ ｔ ｄ ｂ ｓ ｒ ｎ ｌ ｈ ｎ ｎ ｃ ｉ ｉｙ ｅ ｔ ｒ ｏ ｒ ｕ ｄ ａ ｅ ｍ ｏ ｉ ｒ ｄ ｏ ｒ ｑ ｅ ｃ ｅ ｅ ａ ｅ ｙ ｔ ｏ ｇ ｉ ｔ ｉ ｇ ａ ｔｖ ｔ ｃ ｎ ｅ ｎ ｇ ｏ ｎ ｒ ｇ ｎ ｔ ｅ ．Ｃ ｍｂ ｎ ｄ ｗｉ ｏ ｉｅ ｔ ｈ
ｃ ｍ ｐ ｔ ｒ ａ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ， ｉ ｈ ｕ ｕ ｌ ａ ｓ ｄ ｂ ｉ ｉ ｇ ｄ ｍ ａ ｅ ａ ｄ ｓ ｒｏ ｓｉ ｃｄ ｎ ｆｈ ｍａ ｎ ｎ ｍａ ｏ ｕ ｅ ｐ ｌ ｔ０ ｗｈ ｃ ｓ ａ ｌ ｃ ｕ ｅ ｕ ｌ ｎ ａ ｇ ｎ ｅ ｉ ｕ ｎ ｉ ｅ ｔｏ ｕ ｎ ａ ｄ ａ ｉ ｌ ｃ ｙ ｄ
３ １０ ） ２ ０ ０
Ａｂ ｔａ ｔ Ｉ ｅ ｅ ｔｙ ａ ｓ ｄ ｅｔ ｈ ａ ｉ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｄ ｒ ｉｈ ｔ ｅ ｎ ｔ ｄ ｌ ｓ ｄ ｉ ｌ ｓｒｃ ：ｎ ｒ ｃ ｎ ｅ ｒ ， ｕ ｏ ｔ ｅ ｒｐ ｄ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｍｏ ｅ ｎ ｈｇ —ｅ ｈ ａ ｄ ｉｓｗｉｅｙ ｕ ｅ ｎ ａｌ
（ ． ｇＭｅｅ ｒ￣ｇｉａ ｒａ ｆ Ｚ ｅ ｉｎ Ｊ ａ ｎ １ ０ １ ． ｉｈ ａＭｅ ｒ ｌｇｉａ ｒａ ｆ Ｚ ｅ ｉｎ Ｊ ｎ ｕ １ Ｊｉｚ ｔｏ ｏｏ ｃ ｌ Ｂｕ ｅ ｕｏ ｈ ｊａ ｇ， ｉｘｉｇ ３ ４ ０ ；２ Ｊ ｎ ｕ ｔｏ ｏｏ ｃ ｌＢｕ ｅ ｕｏ ｈ ｊａ ｇ， ｉｈ ａ
临汾地震台大地电场远震前异常特征分析
第 ３ 卷 第 ２ １ 期 ２１ ０ ０年 ４月
ＳＥＩ Ｍ ０ Ｌ０ ＧＩ Ｓ ＣＡ Ｌ Ｎ Ｄ Ａ ＧＥ０Ｍ Ａ Ｇ ＮＥＴＩ Ｃ ０ ＢＳＥＲＶＡ Ｔ１ Ｎ ０ ＡＮ Ｄ ＲＥＳＥＡ ＲＣＨ
Ｖｏ１ １ Ｎ ｏ ．３ ．２
Ａｐ ｒ ２０１ ０
１ ）中 国 山 西 ０ １ ０ ４ ０ ０山 西省 地 震 局 临 汾 中 心 地震 台
２ ）中 国 山 西 ０ ０ ２ 太 原 大 陆 裂 谷 动 力 学 国 家 野外 科 学 观 测 研 究 站 ３０５
３ ）中 国太 原 ０ ０ ２ ３ ０ １山西 省 地 震 局
摘 要 利 用 多 极 距 噪音 排 除 等 方 法 ， ｌ 地 震 台记 录 到 的 几 次 典 型 的远 震 信 号 进 行 分 析 研 究 。 对 临汾 主要 结 论 如 下 ： 地 电场 远 震 变 化 的 主 要 特 征 为在 震 前 数 小 时 至 ２天 出 现 比较 明显 的 扰 动 变 化 ， ① 该 变 化 在 长 短 极 距 上 记 录 结 果 的 一 致 性 较 好 ， 变 化 形 态 和变 化 幅 度 基 本 相 当 ， 变 化 具 有 比 较 即 且 强 的指 向性 特 征 ； ②该 远 震 变 化 出现 时 间 似 乎 与震 中距 有 一 定 的关 系 ， 震 级 关 系 不 很 明 显 ； 该 与 ③ 远 震 变 化 的产 生 可 能 与 ｌ 地 震 台所 处 地 质 构 造 背 景 及 地 下 介 质 特 性 关 系 密 切 ， 关 联 性 尚 需 分 临汾 其 析研 究 。
本 文 收 到 日期 ： ０ ９ １ — １ ２ ０ — １１
第 ２期
高 振 强 等 ： 汾 地 震 台 大 地 电 场 远 震 前 异 常 特 征 分 析 临
谈大气电场仪在闪电监测预警中的应用
ｌ Ｉ 土 泺交流 ： ２ ２ ０ Ｖ ±２ ２ Ｖ
输 出功耗
＜ ８ ｗ
记 录 方 式 数槲文档存储及变化 曲线显示
１ ０ ２ 信息系统Ｔ程 Ｉ ２ ０ １ ３ ． ４ ． ２ ０
图２一次 负闪雷 暴过 程中 电场探 测结 果
Ｔ Ｅ Ｃ Ｈ Ｎ ＯＬ ＯＧ Ｙ 技 术 应 用
位置的变化 ，从而也就知道 了雷暴 云的移动路 径。
面产生 电场的矢量和 ，所以单点地面大气 电场的测量不
能准确地反映雷雨云 中的雷电活动状况 ，需要地面电场 仪的组 网观测 ，利用空 间电场反演计算模 型 ，根据电场
资料反演得到可靠的雷雨云中强电荷 中心的强度 、极性 和分布 ，确定雷雨 云的空间位置 ， 并结合 区域 内闪电 定位 系统提供的闪电位置信息 ，进行雷电的预警预报 。
响 时
指标要求 ０ １ ０ ｋ ｍ
＜ ２ ０ Ｖ ／ ｍ
性能 名称 电场测量范
测 餐误 差
｛ ｋ ¨ ５ ｃ ＂ ￣ 要求
。
±５ ０ ｋ Ｖ ／ ｍ
＜ ５ ％
１
７
３
…ｊ Ｉ ～
ｓ Biblioteka ５ ０ ｍ ｓ 模拟输 出ｆ Ｕ 爪 ± １ ０ Ｖ
害越来越严重 ，社会对雷电灾害的监测 、预警预报和产
产生交变 的电流信号 ，经过Ｉ ． Ｖ转换 以后得到一个交流
电压信号 ，通过对该电压信号进行多级线性放大 ，可以
品服务有强烈的需求。利用多站大气 电场联 网监测地面
电场 ，提供 监测 区域内地面 电场的分布 以及雷暴空间电 荷的分布和移动路径 ，为雷 电的监测和预报提供重要的
得 到最终的输 出直流电压信号Ｖ 与实际电场强度Ｅ存在
大气电场异常作为地震前兆信息效能的统计评估
1 评估方法
为了进行有效的评估 ,参与评估的地震前兆信息必须符合一定的标准 ,才能使评估结果
具有使用和推广价值 。D. D. J ackson 在“应用于 VAN 方法的地震预报评估标准”(D. D.
J ackson ,1996) 中提出以下几条标准 , (1) 对引起报警的可观测量的定量描述 ; (2) 对所预报
5
12 96 05 24 06 20 314 115
25
13 96 06 24
无
4
月报表中上报的异常是经过人工筛选后上报的 ,实际上记录到的异常要更多一些 ,因为 当研究者认为出现的异常可能与近场的小震活动有关或在有些异常出现前已经上报过异 常 ,便没有将这些异常再上报 。为推进地震前兆观测研究的深入开展 ,地球物理研究所地震 预报推进组自 1996 年起组织有关人员对大气电场观测研究方法进行全面评估 ,在对 1994 年 1 月至 1996 年 6 月的原始记录资料重新进行异常判定后 ,共得出 67 次异常 (张天忠等 , 1997) ,也按上述异常分组原则将其分为 18 组 ,结果如表 4 所列 。
近场地震的关系 ,因此在使用 M G 方法
10
6
95 05 10 95 05 11
- 317
时 , (1) 式中的某些参数需要根据其基本
11
7
95 06 24 95 06 25
- 206
规则进行调整 ,如文中 N pred表示的不是 预报地震的数目 ,而是上报的异常组数 , N 不是成功预报的数目 ,而是有地震对 应的异常组数 ,Δt 在虚异常时取 38 ( 40 - 2) 天 ,在有地震对应时 , 取第一次异常 出现到地震发生的时间间隔再减去 2 天 (按照对异常定量描述 ④中的约定) , 故 (1) 式中 N predΔt 实际上不是预报地震数 与固定的时间常数的乘积 ,而是各异常组
低纬高原大气电场特征及其在预警中的应用
灾
害
学
Ｖ０． ７ Ｎｏ ３ Ｉ２ ．
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＣＡＴ ＴＲＯＰ ＡＳ ＨＯＬ ＯＧＹ
Ｊ １２ ２ ． ０ｌ
低 纬 高原 大 气 电场 特征 及 其在 预警 中的应 用
谢 屹然 徐 开 ， ，张腾 飞 ，刘 雪涛１
（ ．云南省气象 台 。云南 昆明 ６０ ３ ；２ １ ５０ ４ ．云南 省气象科 学研究所 ，云南 昆明 ６０ ３ ） ５０ ４ 摘 要：通过对 ２ ０ ０６年 ７月 一 ０ ７年 ６月云南地 闪定位 网探测 资料 和玉 溪大气 电场仪 资料 分析 ，研究 了高原晴 ２０ 天大气 电场和雷暴天气过程 的电场演 变特 征。结果 表明 ：高原 晴天 大气 电场 具有 明显 的 日变化 和月变化 特征 。
收稿 日期 ：２ １ —１ ０ １ ２—１ ５ 修 回 日期 ：２ １ ０ ２—０ ２ １— ９
的各 种物 理属性 和参 数 对地 闪进 行 预警 。Ｈｏｄ 和 ｎｌ Ｅｌ 发 现在 冻 结 层 附 近 首先 探 测 到 １ Ｂ ｉｓ ｔ ０ｄ ｚ回 波 可能 是雷 暴 的初 生 特 征 ，但 预 报 员 实 际气 象 保 障 预警业务 中发现这个指标并不 可靠，最后选用 了 云 顶 高 度 参 数 作 为 预 报 因 子 ；Ｇｅ ｉｉｎ 和 ｒｍｌｏ ｌ Ｏｖｌ 叫分 析 了经 过美 国肯尼 迪 航 天 中心 的 ３ ｒｉｅ ｌ ９个 雷暴 ，结果表 明当云地 闪将要发生 时，雷达反 射 率 和预报 对 象 之 间存 在 一 个 相关 关 系 ，对 于夏 季 雷暴 ，最好 的预警指标是在 一１ 层高度 、在两 Ｏｃ Ｃ 个连续 的体扫描上都能达到 ４ Ｂ ０ｄ ｚ的阈值。王飞 等… 利用多普勒雷达资料 ，结合探空、闪电资料 对 ２０ ０ ５年 夏季北 京地 区的 ２ ０个单 体过程 进 行综 合 分 析发现 ：４ Ｂ 是 比较 适 合 该 地 区 雷 电 预 警 的 ０ｄ ｚ 个 雷达 回波 特 征 参 量 。但 对 于 利 用 电 场 仪 对 周 围大气 电场 环 境 实 时 测 量 来 预 警 地 闪 的方 法 研 究 相 对较少 ，可较 小 范 围 内 （ 如 公 园 、娱 乐 场 等 ） 例 的地 闪预 警 大气 电场 仪 实 用 性 和 有 效 性 更 强 。过 去 大气 电场 仪 预 警 地 闪 一 般 通 过 设 定 最 佳 阈 值 ， 但 阈值取决 于雷暴云所带 的电荷量 和雷暴云距离 测 站 的远 近 ，各 地 预警 效 果 相 差 较 大 。取 １ｋ ／ Ｖｍ 阈值 ，在 美 国弗 罗 里 达 地 区 的预 警 命 中 率 （ Ｏ Ｐ Ｄ） 只能达 到 ３ ． ％ ２，而 在 其 它地 区可 以达 到更 高 ４４ １ ３
大地震前的异常变化
大地震前的异常变化采取紧急防御措施，避免和减少伤亡损失！1503年1月9日，江苏松江地震，有震前“有风如火”的记载。
1668年9月2日，山东莒县地震，有震前“酷暑方挥汗”、“日色正赤如血”的记载。
1920年12月16日，宁夏海原地震，有“未震之前数日，四面天边，变黄如火焰，睛空干燥，人均感觉焦灼干燥”的记载。
1925年3月16日云南大理地震，震前“久旱不雨，晚不生寒，朝不见露”。
1975年2月4日，辽宁海城7.3级大地震之前，虽已是严冬季节，天气却特别暖和，有时能听到雷声；个别阴坡没有冻土，长青草，有的地方还发现蝴蝶和昆虫。
1月31日出现高温低压，从2月2日起气温连续上升，气压急剧下降，到2月4日，日平均气温出现顶峰，比常年高8度。
另外，2月3日上午3时至10时，震区气温突然上升，形成一个以海城为中心的急剧升温区，两个小时内海城增温12度，而离海城较远的大连市增温2度。
1973年2月6日四川炉霍发生7.9级地震，“震前几小时风尘大作，风向紊乱，上下乱窜”。
1966年2月5日，云南东川发生6.5级地震的前三日连续有霾，震前一日霾的浓度最大。
1971年3月23日新疆乌什发生6.3级地震前几天，雾气腾腾，灰尘满天。
1975年2月4日辽宁海城7.3级震前不久，星空突然昏黑，地上伸手不见五指，大震过去后，很快又亮了起来。
1980年—2012年。
1、地下水异常地下水包括井水、泉水等。
主要异常有发浑、冒泡、翻花、升温、变色、变味、突升、突降、井孔变形、泉源突然枯竭或涌出等。
人们总结了震前井水变化的谚语:井水是个宝，地震有前兆。
无雨泉水浑，天干井水冒。
水位升降大，翻花冒气泡。
有的变颜色，有的变味道。
2、生物异常许多动物的某些器官感觉特别灵敏，它能比人类提前知道一些灾害事件的发生，例如海洋中水母能预报风暴，老鼠能事先躲避矿井崩塌或有害气体等等。
至于在视觉、听觉、触觉、振动觉，平衡觉器官中，哪些起了主要作用，哪些又起了辅助判断作用，对不同的动物可能有所不同。
地震与电异常
地震与电异常PB05007160 柴承平摘要： 简要介绍地震与电异常的关系。
电异常是重要的地震前兆现象之一，首先，给出地震前电异常的特征，并以实际地震举例；其次，简要介绍与电异常有关的物理规律；最后，对地电观测异常进行物理解释。
关键词：地震前兆，电异常地球表面存在着天然的变化电场和稳定电场，天然变化电场的大部分是由地球外部各种电流系在地球内部感应产生的，分布于整个地表的广大地区，一般具有较小的梯度；另外还有一小部分是由于地球内部的某些地球物理、化学变化产生的，出现在某些特定的时间和区域，一般也具有较小的梯度变化，但有时可能引起较大的电位梯度变化。
自然电场的成因有以下三种：1，发生在电子导体和溶液接触面上的氧化还原作用；2，地下水的渗流和过滤作用；3，矿化溶液的离子在岩石交界面上的扩散和岩石骨架对离子的吸附作用。
我们知道，在上一个世纪大家积累了许多的地震前兆现象。
而其中最引人注意的就是地电的异常。
强烈地震发生前可以引起地方的或区域的大地电场出现明显异常变化，已被许多观测事实所证明。
1988年斯皮塔克地震前21d，即1988年11月16日，在距震中60~70km的地球物理观测台观测到幅度为1.5~8mV/100m 的强烈的电场变化，这种两年来从未出现过的异常信号持续了几个小时。
同样，1976年4月6日中国华北和林格尔6.3级地震前10余日，在距震中100km左右的山西省山阴中学的师生们在北南、东西和东南——西北几个方向上几乎同时观测到明显的地电场异常变化。
图示是1977年至1978年在高加索地区用计算机识别出的大地电场异常变化及其与地震活动的对应关系。
（正常自然电场的强度为大陆2mV/100m，海洋为0.04mV/100m）从20世纪60年代起，人们就注意到在地震发生的几天前乃至几小时前，震源区附近有可能发射出电磁异常现象。
1989年美国加州7.1级地震和1995年日本兵库县南部7.2级地震前数天，均观测到超低频电磁异常现象，大量的观测研究结果表明，震前极低频电磁异常现象可能是获得较为可靠地震短临震前兆信息的有效途径之一。
中国地震电磁现象的观测与研究_王继军
第25卷第2期2005年5月大地测量与地球动力学JOU RNA L OF GEODESY AND GEODYN AM ICSVo l.25,N o.2 M ay,2005 文章编号:1671-5942(2005)02-0011-11中国地震电磁现象的观测与研究＊王继军1) 赵国泽1) 詹艳1) 卓贤军1) 汤吉1) 关华平2) 万战生1)1)中国地震局地质研究所,北京 1000292)中国地震局地震预测研究所,北京 100036摘 要 对近年来中国地震电磁现象(包括地面电磁场、大气电场、地磁脉冲和电离层扰动等)的观测研究进行了重点介绍。
关键词 地震电磁现象 地面电磁观测 电磁辐射 电磁异常 地震电离层扰动中图分类号:P315.72+1 文献标识码:AOBSERVATIONS AND STUDIES ON EM PHENOMENA C AUSEDBY EARTHQUAKE IN CHINAWang Jijun1),Zhao Guoze1),Zhan Yan1),Zhuo Xianjun1),Tang Ji1),G uan H uaping2)and Wan Zhansheng1)1)Institute o f Geology,CEA,Beijing 1000292)Institute o f E arthquake Pred iction,CE A,Beij ing 100036Abstract Investigation o n the electro magnetic anom aly caused by earthquake in China is introduced. This introduction co vers electro magnetic field observ ation o n the earth surface,atmospheric electric field, geomag netic pulsatio ns and io no sphere electrom ag netic disturbance on the earth surface o f China in recent y ear.Key words:electromag netic phenomenon caused by earthquake,electromagnetic field observ ation o n the ear th surface,electromagnetic radiation,electrom agne tic anom aly,seismic ionosphere anom aly1 前言我国在1976年唐山地震后开始进行地震活动的电磁现象观测研究工作。
闪电和大气电场资料在预警业务中的应用
闪 电发生 时 间 、位 置 、强度 等 信息 ，经 过 ９ ａ 业 务运 行 ，监测 资料 成为 雷 电预警 、短 时临近 预报
和 雷 电灾 害 防护研 究 的科学 数据 基础 ；同时在 雷
电监测 、预报 、预 警 、风险 评估业 务 工作 中发挥 了显著 的效益 ，为防雷减 灾 服务 ，有效 减少 因雷 电灾害带 来 的经济 损失 。
闪 电和 大 气 电场 资 料在 预警 业 务 中 的应 用
高 菊 霞 ，杨 碧 轩 ， 程 永进 ，杨 舟
（ 陕 西省 防雷 中心 ， 西 安 ７ １ ０ ０ １ ４ ）
摘 要 ：近 ９ ａ 来 ，陕 西 省 的 闪 电定 位 监 测 和 大气 平 均 电 场 资 料 不 断 积 累 ，同 时 在 预 报 预 警 业 务
务 和雷 电 临 近预 警 研 究 。
基 金项 目：２ ０ １ ３ 年 度陕 西 省气 象 局 预报 员专 项 （ ２ ０ １ ３ Ｙ — ｌ １ ）
高 菊 霞 等 ：闪 电 和 大气 电 场 资 料 在 预 警 业 务 中 的应 用
对 流 天气 的诊 断 和预报 。近几 年 ，美 国 民航 气 象
应的 “ 闪 电资料 应用 于强 对流 天气 预报 业务 ” 的
周 筠君 Ｌ ６ 讨论 地 闪和 降水 的相关性 ，利用地 闪 对
评 估研究 ，并肯定 了闪 电资料 可 以有 效地 改进 强
收 稿 日期 ：２ ｏ １ ４ —１ ２ — １ ８ 作 者简 介 ：高菊 霞 （ １ ９ ７ ２ ） ，女 ，汉 族 ，陕西 眉县 人 ，学 士 ，高 级 工 程 师 ，从 事 雷 电 监 测 、预 报 、 预 警 业 务 服
降水 为 ６ ６ ． ８ ｍｍ。
近震前山西临汾、夏县中心地震台大地电场短临异常特征分析
ｌ ｏ ｎ ｇ ｐ ｏ ｌ ｅ ｄ ｉ ｓ ｔ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｔ Ｌｉ ｎ ｆ ｅ ｎ ａ ｎ ｄ Ｘｉ ａ ｘ ｉ ａ ｎ Ｃｅ ｎ ｔ ｒ ａ ｌ
因大地电场是大地 电磁场 的重要组成部分 ， 与地 球变化磁场密切相关 ， 具有相 同类型的变化 。从理论 上讲 ， 在磁静 日变化期间， 大地 电场应该能记录到与地 磁相 似 的 日变形 态 。 图 １是 ２ ０ ０ ９年 ７月 ２ ５日临汾 、
图１ ２ ０ ０ ９年 ７月 ２ ５日临汾、 夏县 中心地震 台 电场长极 距 日变 曲线图
２ ０ １ ３年 ６月
李
艳等 ： 近震前 山西临汾 、 夏县中心地震 台大地 电场短 临异 常特征分 析
第 ２期 （总 第 １ ５ ４期 ）
２ ０ １ ３年 ６月
・
山
西
地
Hale Waihona Puke 震 Ｎｏ． ２ Ｅ Ａ Ｒ Ｔ Ｈ Ｑ Ｕ Ａ Ｋ Ｅ Ｒ Ｅ Ｓ Ｅ Ａ Ｒ Ｃ Ｈ Ｉ Ｎ Ｓ Ｈ Ａ Ｎ Ｘ Ｉ
Ｊ ｕ ｎ ．
地震预测 ・
文章编号 ： １ ０ ０ ０ － ６ ２ ６ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ － ０ ０ １ ８ － ０ ４
耋
＿ １ ６ ． ２ ｌ
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州
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ｌ ２
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ｌ ６ ２ Ｏ ２ ４
１ ７ １ Ｌ Ｌ ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． Ｌ ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． Ｌ ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． Ｊ ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ｊ ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． Ｊ ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． ． 一
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3期 郝建国等: 大气电场异常作为地震短临预报标志研究进展 2 49
续表1
序号
22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45
发震日期
(年2月2日)
1990204226 1990205223 1990207221 1990209222 1991203226 1991205230 1991207211 1991207227 1991209228 1991211230 1992206213 1992207222 1993206215 1993211218 1994211213 1994212223 1995207220 1995210206 1995212212 1996204219 1996205203 1996212216 1996212227 1997205
经过数年的连续观测研究取得数十个震例并经过少量地震预报实践的初步检验后, 于 1983年又在宝坻地震台布设另一观测点进行对比观测, 一方面进一步验证信息的可靠性, 另 一方面开展震前大气电场异常的空间分布特征研究。结果表明, 不仅在较大的近场地震发生 前都能观测到该种异常现象, 而且相距百公里的二个台站在近场较大地震发生前可同时记 录到异常。自1985年起, 在地震科学联合基金会、国家地震局合同及专项等资金的资助下, 又 陆续在北戴河、大同、邯郸、延庆、文安等地布设了大气电场观测网点, 对震前大气电场异常 时间域、频率域特征、空间域分布特征、异常机理及与孕震区关系等开展了较为深入细致的 观测研究。通过长期的连续工作, 现已取得初步结果。
2 46 地 震 18卷
的思路和方法去发现和提取出可靠的前兆信息, 而且需要在长期的观测研究中不断予以验 证和深化。在近地表大气电场异常与近场地震发生间关系的观测研究过程中, 笔者遵循这一 思路开展工作并取得了一定的进展。
2 国内外震前大气电场异常观测研究状况及与其他地震前兆的关系
主题词 大气电场 自然电位 地震预报 标志
1 前言
在地震预报的探索中, 人们使用的是经验论性的和确定论性的二种研究方法。在没有获 得确定性的信息之前, 经验论性的方法占据主导地位, 这是由当时的研究进展水平和社会需 求所共同决定的。从认识论的角度看, 这是科学研究发展的一个必然过程, 资料和经验的积 累不仅可增加人们对地震现象的认识和了解, 而且成功的地震预报还可以取得巨大的社会 效益, 如对1975年海城地震的成功预报使人员伤亡和财产损失都减少到最低程度。从方法论 的角度看, 该研究方法通常采用的是统计学的和后验性的方法, 这使得其成果既含有部分真 理性, 又含有主观任意性, 因此它的成果不能作为知识来积累[1], 是无法从根本上解决地震 预报问题的。确定论性研究是使地震预报获得突破性进展的最终途径, 且获得确定性地震 前 兆是其取得进展的关键, 当然这是非常困难的。要想取得实质性的进展, 不但需要有正确
( 3) 在较长一段时间内 (现获得的最长时间段为5个月) 观测不到该类异常时, 近场近 期也不会有较大地震发生[4, 7, 8], 如表4所示。它表明异常信息可能仅仅与地震有关。
2 48 地 震 18卷
序号
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 17 18 19 20 21
3期 郝建国等: 大气电场异常作为地震短临预报标志研究进展 2 47
图1 大气电场异常与近场地震发生间关系图 (据白家疃台观测资料) 图中 Emax 为异常特征量, 取步长为0. 5 h 的10次最大异常值的平均值
4 异常信息及与近场地震的关系
经长期观测研究实践, 在大气电场异常与近场地震关系间取得了如下三点规律性认识: (1) 发现、提取并验证了近场地震发生前出现的大气电场负异常现象。确定性地震前兆
6
170
9
120
14
490
15
160
3
170
26
220
5
180
10
190
38
180
19
205
19
230
13
70
12
190
14
异常量 V m 21
- 454 - 480 - 700 - 610 - 525 - 532 - 472 - 612 - 293 - 834 - 346 - 613 - 472 - 936 - 393 - 438 - 710 - 920 - 910
与大多数多变的和随机的地震前兆不同, 其现象必须是稳定的, 并且是可定量描述的, 这样 才有研究和应用价值。笔者在震前发现的大气电场异常现象既不同于前人在震前数小时观 测到的持续时间很短的“异常”, 在经典的大气电学文献[5, 6]中也没有过描述和记载, 而且明 显区别于天电的干扰现象, 即为连续较长时间的负电场异常变化, 经与近场发生的较大地震 进行对比分析, 发现有较好的对应关系, 其特点是: ①周期为数十秒至数百秒乃至更长的负 电场异常变化, 大多出现在电场相对平静的夜晚, 很多是发生在没有任何气象干扰的情况 下; ②异常幅度较大, 最大值多次超过- 500 V m ; ③异常持续时间从数小时至十余小时不 等, 有时甚至连续二三天一直出现异常, 并且在震前一段时间内多次出现, 只是在幅值和持 续时间上略有差异; ④该异常一般都出现在震前2～ 40天内 (6. 5 级以上的强震震时也应能 观测到很强的电场异常) , 将其确定为地震大气电场异常[4] (图2)。白家疃台及其他台二十年 来的连续观测资料证明了该类异常的特征是稳定可靠的[7, 8]。
除了直接获得的震前异常信息外, 大气电场异常还被作为震前动物异常、地光、卫星热 红外增温异常等的成因被广泛地进行探讨。蒋锦昌等人通过对震前动物行为异常原因的探 讨后认为, 开展空气带电粒子浓度变化和大气静电场的观测研究, 将有可能为临震预报提供 十分有用的信息。在地光现象机理的研究中, 众多的研究者都认为震前电场的增强是其主 要成因。在认真分析了以上研究结果后笔者认识到, 通过坚持常年连续深入地开展震前大气 电场异常的观测研究, 对于探索较为可靠的地震短临前兆信息肯定是有意义的。
第18卷 第3期 (245～ 256) 1998年7月
地 震
EA R THQU A KE
V o l. 18,N o. 3 J u l. 1998
大气电场异常作为地震短临 预报标志研究进展①
郝建国 唐天明 李德瑞
(中国北京 100081 中国地震局地球物理研究所)
摘要 通过对华北地区进行震前大气电场异常观测研究的较为全面分析和总结, 验证和论述了 震前大气电场异常的基本特征, 用大量的震例证实了在每次较大的近场地震发生前都能观测到 该类异常现象, 以及当较长一段时间内观测不到该类异常时, 近场近期也不会有较大地震发生 的可能。给出并验证了异常与地震三要素间的一些定量或定性的判定指标。进一步用震例总结、 较长一段时间的连续监测实践以及在地震短临预报实践中的应用结果, 论述了异常信息与地震 发生间可能存在的内在关系。并根据物理学的基本理论深入探讨了地震电场异常产生的机理和 传播规律, 较好地解释观测到的非常明显的大气电场负异常现象。最后, 通过对大气电场观测方 法和一般地电场观测方法的对比分析, 指出了大气电场在地震电场观测研究中的优势和作用。
( 2) 在每次较大的 (4级以上) 近场 (70 km 以内) 地震发生前都能记录到非常明显的上 述大气电场负异常现象[4, 7]。实际上, 地震前引起的大气电场异常在很多情况下都远远超出 上述范围, 一个3级以上地震甚至可以在150 km 范围内引起大气电场出现明显的异常[7]。二 十年来我们已取得了近百个震例, 1986年以前的震例在文献[ 4 ]中已经给出, 表1所示的是 1986～ 1997年间取得的震例。
3 观测研究概况及取得的初步结果
我国自1976 年唐山大地震后在白家疃地震台开始对震前大气电场异常进行系统的研 究, 最初用 JDW 21型大气电位仪进行观测, 该仪器由于零漂大、受刮风等外界干扰影响大、 对千伏以下的电位变化无反应等缺点, 无法检测出震前出现的每米数百伏的大气电场异常 变化。也就是说, 70年代我国对震前大气电位异常观测研究的失败并非是该物理量与地震无 关, 而是因仪器性能太差不能检测出地震前的电场异常变化所造成的。通过对比观测, 自 1977 年起选用几乎无零漂且格值稳定的DC 型大气电场仪, 进行观测后发现, 在近场较大 地震发生前均可以观测到非常明显的大气电场负异常现象, 该现象明显区别于天电干扰且 形态突出[4]。经与近场发生的较大地震进行对比后发现, 它们间存在有较好的对应关系, 即 地震愈多观测到的异常次数也愈多 (图1)。
1986211210 1987203221 1987205222 1987206202 1987206207 1987207216 1987208208 1987211211 1988204216 1988205209 1988207226 1988208203 1989201212 1989203202 1989210205 1989210218 1989212225 1990201203 1990203216
震中位置
顺义东南 黄壁庄东 徐辛庄
任丘 宁河东北
雷庄 宁河 化稍营 开鲁西 芦台 宁河东 滦县北 唐山北 下仓 唐山东 大同县东 迁安 马坊南 古冶
ΥN
40°03′ 38°15′ 40°00′ 38°47′ 39°27′ 39°41′ 39°29′ 40°17′ 43°36′ 39°21′ 39°29′ 39°36′ 39°40′ 39°44′ 39°37′ 39°58′ 40°15′ 39°59′ 39°46′
震级 (M L )
4. 7 5. 1 4. 0 4. 5 5. 0 4. 8 4. 7 4. 3 5. 5 4. 8 5. 1 5. 1 4. 6 4. 3 4. 7 6. 1 5. 2 3. 8 4. 8