[论文解读] Explanation of Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling System Anomalous Geophysical Phenomena on the Basis of the Model of Generation of Electromagnetic Emission Detected Before Earthquake

Manana Kachakhidze, N. K. Kachakhidze+1 more|arXiv (Cornell University)|Jul 22, 2014

Earthquake Detection and Analysis参考文献 22被引用 5

一句话总结

本文提出了一种物理模型，将地震前的地电磁辐射与岩石圈-大气圈-电离层（LAI）系统中的异常地球物理现象联系起来。通过模拟由应力引起的电流和电离层扰动，该模型解释了观测到的前兆信号，如VLF/LF波异常和空气辉变化，为大地震前LAI系统的耦合提供了一个统一的机制。

ABSTRACT

Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling System

研究动机与目标

• 解释大地震前岩石圈-大气圈-电离层（LAI）系统中的异常地球物理现象。
• 建立地震前电磁辐射与大气及电离层扰动之间物理机制的联系。
• 为解释大地震前观测到的VLF/LF波异常和空气辉变化提供理论框架。
• 模拟岩石圈中应力积累导致的电磁辐射生成及其通过大气层向电离层传播的过程。
• 验证该模型与地球系统多层中观测到的地震前异常地球物理现象的一致性。

提出的方法

• 模拟由于构造应变积累导致岩石圈中产生应力诱导的电流。
• 通过电离层耦合模拟电场从岩石圈向大气层的向上传播。
• 使用电磁波方程描述信号通过电离层F层的传输及其对VLF/LF无线电波传播的影响。
• 纳入由大气电场增强引起的电离层电子密度扰动。
• 通过光化学过程分析地震前电磁辐射对空气辉强度和光谱特征的影响。
• 将模型与观测到的地震前VLF/LF信号异常和空气辉数据进行验证。

实验结果

研究问题

• RQ1 地震前在岩石圈中产生的电磁辐射如何导致大气层和电离层中可检测到的异常？
• RQ2 通过大气层将岩石圈应力信号传递至电离层的物理机制是什么？
• RQ3 地震前电磁辐射引起的电离层扰动在多大程度上可以解释观测到的VLF/LF波传播异常？
• RQ4 大气电场增强在改变电离层电子密度和空气辉辐射方面起什么作用？
• RQ5 该模型能否一致地解释LAI系统中多种类型的地震前地球物理异常？

主要发现

• 该模型通过应力诱导的电磁辐射引起的电离层扰动，成功解释了地震前VLF/LF波传播异常。
• 由于岩石圈电流引起的增强电场，电离层电子密度增加，与观测到的总电子含量（TEC）异常一致。
• 由于地震前电磁辐射导致上层大气中电离和激发增强，预测了空气辉强度的变化。
• 该模型解释了地震事件与LAI系统异常之间的时间和空间相关性，特别是在电离层F区。
• 岩石圈中产生的电磁辐射可在大地震前数小时内通过大气层传播并诱导电离层中可测量的变化。
• 该理论框架为解释LAI系统中多仪器观测到的地震前异常提供了物理基础。