地震预测 地震预测 我们为何要仰望星空？

地表深处的“躁动”其实可以在高处空看到。张衡一号从另一个角度预测地震有多好？！

北川、炉霍、乐山、稻城和四川都有信息接收站...

四川北川电磁监测试验卫星工程三频信标接收站不久前正式建成。该站将与陆霍和乐山接收站以及明年建成的稻城接收站一起，通过接收卫星信息监测中国南北地震带空的电离层，为地震预报的研究和实践提供有价值的前兆信息

近期案例

●2010年4月14日青海玉树7.0级地震

发现4月13日震中南部电离层垂直电子总量异常增加

●2013年四川芦山7.0级地震

地震前后，震中电离层垂直电子总数出现异常扰动，全球异常扰动由西向东移动，而扰动呈现赤道对称

●2015年4月25日尼泊尔8.1级地震

剔除太阳短期扰动、地磁活动和地球物理现象后，4月23日尼泊尔地震前电离层垂直电子总量出现显著异常。

其他方法

●地震前，有人认为电视、收音机、手机和一些电磁相关设备没有效果，是地震前磁场变化造成的。这是通过磁场和密度的变化来预测地震的电磁学科

●观测地壳形变可以通过震前地壳形变程度、地应力变化程度和重力加速度变化来预测地震

●在观测地下流体时，可以通过水温、水位、水质的变化和一些宏观变化来预测地震。

●地震学通过小地震的异常来预测大地震。有些地震在地震前有更多的小震活动。比如海城地震前，有一句话叫“小地震吵，大地震来”

近日，北川电磁监测试验卫星工程三频信标接收站正式建成。作为相关规划中规划的四个接收站之一，该站与位于炉霍和乐山的接收站以及位于稻城的接收站有着共同的使命，将于明年建成。通过接收卫星信息，监测中国南北地震带的电离层，为地震预报的研究和实践提供有价值的前兆信息。

电磁监测试验卫星三频信标地面接收站是我国地震立体观测系统的首个天基平台——“张衡一号”电磁监测试验卫星地面接收站。

地震通常发生在看不见的地表以下；电离层在离地表空几十公里的地方。地震和电离层变化有什么关系？监测电离层能为地震预测研究提供哪些有价值的信息？针对这些问题，记者采访了川滇国家地震预报试验场四川分院副主任邱桂兰。□四川日报全媒体记者黄大海

A

电离层是什么，怎么会和地震有关？

要了解地震和电离层变化的关系，首先需要知道电离层是什么。

电离层，一般距离地面约60公里到1000公里，是地球大气层的电离区。在太阳高能辐射、沉降粒子、宇宙射线等辐射源的作用下，该区域的中性大气被电离，产生自由电子、离子和中性粒子。

电磁学和地震有什么关系？地震是地壳运动引起的自然现象，可以通过“摩擦起电”切断地球磁力线或产生电磁辐射。

早在1965年，前苏联科学家就发现了强震前卫星电磁观测的异常现象，后来发射的几颗卫星也多次观测到这种现象。21世纪以来，美国、法国、乌克兰等国发射了电磁卫星，研究电离层变化及其与地震和火山有关的机制。

目前，国内外已广泛开展了电离层扰动与地震关系的研究。大量研究结果表明，地震引起的电离层异常确实存在，包括电磁场异常、等离子体温度、密度变化等。电离层扰动会在强震前几天到几个小时发生，具有明显的短临特征。

B

现有情况下地震前后电离层的异常变化

我国对地震-电离层耦合效应的研究起步稍晚，只有20年左右，还处于地震案例研究的定性分析阶段。其中，基于GPS的电离层观测有很多。总垂直电子含量广泛用于监测和研究即将发生的地震中的电离层扰动。一些数值模拟理论仍在发展中，有许多代表性的研究案例:

2014年，研究人员利用全球电离层垂直电子总量数据和掩星探测电子密度剖面，分析了2010年4月14日玉树7.0级地震前的电离层异常变化。发现4月13日震中南部电离层垂直电子总量异常增加。

2014年，研究人员利用全球电离层垂直电子总量数据和国际参考电离层模型的理论数据，对2013年四川庐山7.0级地震前后的电离层异常进行了对比分析。发现庐山地震前后电离层垂直电子总数出现异常扰动，全球异常扰动有由西向东移动的趋势，而扰动存在赤道对称性。

2016年，研究人员利用震中地区全球导航卫星系统台站数据和全球电离层垂直电子总量数据，分析了2015年4月25日尼泊尔8.1级地震前后电离层垂直电子总量的异常变化。研究表明，尼泊尔地震前电离层垂直电子总量在排除太阳、地磁活动和地球物理现象的短期扰动后，于4月23日出现显著异常。

C

存在局限性，相关研究有待进一步加强

虽然相关案例研究已经证明地震与电离层扰动有关，但学术界对地震如何引起电离层扰动的观点不一。邱桂兰认为，震前和震时电离层异常理论是异常电场模拟假说和重力声波传播理论。其中，声重力波传播理论是关于地震和电离层扰动之间关系的应用最广泛的理论，并得到了大多数研究者的认可。

声音是由振动产生的，电离层扰动是由地震中产生并在空空气中传播的声波引起的。"但是这个理论不能解释地震前的电离层扰动."邱桂兰介绍，许多研究表明，地震前会发生电离层扰动，但很难产生地震时那样强烈的破裂和地面振动效应。所以这个理论也有一定的局限性。

根据异常电场模拟的假设，地震破裂带中的化学物质在地震准备过程中激发积累，产生大气电场异常，然后叠加在电离层上，造成电离层的短临特征和震前局部异常。

“无论哪种理论目前都没有得到验证，它的前提都必须建立在地震和电离层扰动之间的某种联系之上。”邱桂兰介绍，我国相关领域的研究起步较晚，四川地震预测研究的意义不言而喻，因此有必要加快相关领域的研究。

D

四川在地震预报方面处于比较先进的地位

与以往通过监测电离层来研究地震相比，地震预测是通过采集地面设备的信息来完成的，监测内容和相关学科包括地壳形变、地下流体、电磁学、地震测量等。"总的来说，中国的地震预测主要是基于多学科结合的综合预测."邱桂兰介绍，比如地震前，有人觉得电视、收音机、手机和一些电磁相关设备都没有效果，这是地震前磁场变化造成的。这是通过磁场和密度的变化预测地震的电磁学科；地壳形变观测可以通过地壳形变程度、地应力变化程度、震前重力加速度变化来预测地震；观测地下流体通过水温、水位、水质的变化和一些宏观变化来预测地震；地震学通过小地震的异常来预测大地震。有些地震之前小地震活动比较多，比如海城地震之前就有“小地震闹大地震到”的说法。

四川的地震预报研究在国内处于比较先进的地位。比如趋势预测方面，四川近几年中强以上地震几乎都发生在省地震局划定的年度危险区；在短期和临震预测方面，省地震局对近年来的攀枝花地震、姚安地震、庐山地震也有较好的预测意见。

通过观测电离层变化来研究和预测地震是对综合预测的补充和完善。“每种预测方法都有自己的优势。引入更多的观测指标和信息，可以为地震预测提供更多的参考意见，提高地震预测的准确性。”邱桂兰表示:“从理论验证的角度来看，天地空三维监测将为不同模型验证提供更多的约束数据，从而推动理论研究的进一步深化。”

此外，记者了解到，这个由卫星和地面接收站组成的监测系统，不仅将提高地震监测、预测和科学研究的能力，还将为四川的物理和地球物理研究提供重要的数据支持。