地震电磁扰动与近地高能粒子和电磁环境关系的研究

地震电磁辐射中的低频部分能够传播到近地空间，对辐射带捕获的高能带电粒子的运动和分布产生影响。通过对空间粒子环境的观测，可以间接的监测地震电磁辐射的发生，作为地震前兆信息之一。本项目将以多个星载粒子探测器所获取的空间高能带电粒子数据作为主要研究依据，从中筛选数据发生异常变化的事例，通过统计分析确定粒子通量突变事件与地震震例之间的相关关系，并总结卫星和探测器的参数差异对在震前异常可探测性上的影响。在数据分析过程中，建立成熟可靠的数据处理方法，建立由通量异常事件的时间和空间参量计算地震前兆信息的方法。在次基础上探讨地震电磁辐射影响空间高能粒子环境的可能物理机制，开展低频电磁辐射与空间电磁环境扰动的初步理论研究。国内的地震电磁卫星已处于申请立项阶段，本工作可成为其重要的研究基础。

本项目利用多种数据的联合分析，研究了地震信号在近地空间环境中的表现。由数年间的地震震例和近地空间带电粒子的卫星观测的统计研究发现，与地震相关的电磁辐射可能由近地空间电子通量的突然变化所反映，一般表现为在地震前20～30天的突增现象。但这只是一种统计上的表现，对于不同级别的震例现象有所不同，需要对数据施加恰当的筛选和约束，才能最大化震前信号的信噪比。所以对于个例而言，这种震前信号还存在一定的不确定性，仍需要深入的研究才能把握如何在地震预测中应用。另一方面，地震释放的能量通过与中性大气的耦合可以导致电离层等离子体的扰动，这种地震效应在大气、电离层的观测中都得到了证实，是另一种地震能量在近地空间各圈层之间传输的能量耦合过程。通过2011年东日本大地震的观测和研究，发现地震释放的能量在大气层、电离层和近地磁场中都激发扰动，并被观测所发现。这又提供了一种新的方法和机制来检测和研究地震的异常信号，这无论对于能量耦合物理机制的理论研究，还是对于了解地震信号而加以预测的应用，都具有重要的价值。