智利8.8 级地震前后高能粒子数据变化分析

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1、第３２卷第３期地震地质Ｖｏｌ．３２，Ｎｏ．３２０１０年９月ＳＥＩＳＭＯＬＯＧＹＡＮＤＧＥＯＬＯＧＹＳｅｐｔ．，２０１０ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．０２５３－４９６７．２０１０．０３．００８智利８８级地震前后高能粒子数据变化分析１）１）１）２）黄建平刘静欧阳新艳李文静１）中国地震局地震预测研究所，北京１０００３６２）中国地震局第一地形变监测中心唐山台，唐山０６３００１摘要利用法国ＤＥＭＥＴＥＲ卫星ＩＤＰ载荷观测的高能粒子通量数据，首先研究了其全球表现特征，即极区沉降带、中高纬沉降带和南大西洋沉降区。进而以２０１０年２月２

2、７日发生的智利８８级地震为例，通过重访轨道的对比，发现高能粒子通量在２月２６日出现了比较显著的变化：即南纬Ｌ＝２１～２７一直增强，而其共轭区，即北纬Ｌ＝２１～２７时，在２６日白天无显著变化，只是在接近地震发生时才出现共轭效应。同时，在２６日白天震中上空靠近赤道地区粒子通量显著降低，而到夜晚在震中区上空及附近地区粒子通量显著增强。在震后粒子通量恢复正常水平。关键词智利地震ＤＥＭＥＴＥＲＩＤＰ通量高能粒子重访轨道中图分类号：Ｐ６３１文献标识码：Ａ文章编号：０２５３－４９６７（２０１０）０３－０４１７－０７０引言大量研究表明，

3、在强地震前，地面电磁观测会出现不同形态的变化，如地磁低点位移（丁鉴海等，２００８）、地电阻率波动（张学民等，２００９）、大气电场异常（郝建国等，２００１）等。这表明，在地震孕育过程中，震源区周围的电磁场发生了变化。那么，这种地下的电磁场变化能否传播到电离层，并进而在电离层中通过耦合作用以其它形式表现出来呢？初步理论研究发现：地下的电磁信号可以有若干途径上升至电离层，如地球化学途径、电磁辐射、声重波途径，以岩石层－大气层－电离层（ＬＡＩ）相互耦合的方式，传播来自地下的电磁信号，进而以波粒耦合影响电离层乃至磁层，带来多种次级效应，如粒

4、子温度、粒子浓度、临界频率及ＴＥＣ变化，特别是高能粒子会和电磁场相互作用，导致高能粒子沉降（Ｂａｕｍｊｏｈａｎｎｅｔａｌ．，１９９７；Ｔｒｅｕｍａｎｎｅｔａｌ．，１９９７；Ｐｕｌｌｉｎｅｔｓｅｔａｌ．，２０００，２００４）。法国地震电磁探测卫星ＤＥＭＥＴＥＲ（ＤｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＥｌｅｃｔｒｉｃａｎｄＭａｇｎｅｔｉｃＥｍｉｓｓｉｏｎｓＴｒａｎｓｍｉｔｔｅｄｆｒｏｍＥａｒｔｈｑｕａｋｅＲｅｇｉｏｎｓ）于２００４年６月３０日在法国发射升空，卫星总重量１３０ｋｇ，轨道高度发射初期为７１０ｋｍ，２００６年调整为６６５ｋｍ，轨道倾角９８

5、°，卫星轨道为准太阳同步轨道，自北向南时（称作降轨）对应于当地时间的白天，自南向北（升轨）时对应于当地时间的夜晚，轨道周期１０２８６ｍｉｎ。星上安装了由意大利设计的星内粒子探测器ＩＤＰ（ＩｎｓｔｒｕｍｅｎｔｆｏｒＤｅｔｅｃｔｉｏｎｏｆＰａｒｔｉｃｌｅｓ），它可以对７２８～２３３３４ｋｅＶ的电子进行连续观测。ＩＤＰ在卫星上的安装位置和结构可参见Ｓａｕｖａｕｄ等的文章（Ｓａｕｖａｕｄｅｔａｌ．，２００６）。〔收稿日期〕２０１０－０４－０４收稿，２０１０－０８－１７改回。〔基金项目〕中国地震局地震预测研究所基本科研业务项目（０２

6、０９２４０８）和中意合作项目（２００９ＤＦＡ２１４８０）共同资助。４１８地震地质３２卷本文利用ＤＥＭＥＴＥＲ卫星观测得到的１级数据，从数据的全球分布特征入手，以２０１０年２月２７日的智利８８级大震为例，对比分析重访轨道的时序变化，试图找出大震前后高能粒子数据的变化特征。１数据预处理ＤＥＭＥＴＥＲ卫星有２种观测模式，即巡查模式（ｓｕｒｖｅｙｍｏｄｅ）和加密模式（ｂｕｒｓｔｍｏｄｅ）。对高能粒子的观测，分别对应代号为１１４１和１１４２，其１级数据特征对比见表１。为方便数据处理，将１１４１和１１４２两表１１１４１和１１４２两种模式数据

7、特点对比种不同采样率的数据转化为同样采样率，Ｔａｂｌｅ１ＤａｔａＣｏｎｔｒａｓｔｂｅｔｗｅｅｎｍｏｄｅｓ１１４１ａｎｄ１１４２即将１１４１的数据转化为１１４２类型。空间位置的采样率能谱分辨率通量数据时间分辨率同时，由ＩＤＰ能量测量效率曲线１１４１４ｓ８９ｋｅＶ１ｓ（Ｓａｕｖａｕｄｅｔａｌ．，２００６）可知，能量在１００～１１４２２８ｓ１７８ｋｅＶ４ｓ６００ｋｅＶ之间的数据计数可靠性较大，本研究仅分析该能量范围内的通量数据。２全球特征根据卫星目前高度和飞行轨道，其“完全”重访的２次轨道序号相差１９１，相当于１３ｄ。为了解高能粒子

8、数据的全球分布特征，将每１２ｄ的全球轨道数据显示在一起，图１和图２分别给出了ＤＥＭＥＴＥＲ卫星记录的高能粒子电子通量在２０１０年２月２１日至３月６日白天和夜间的全球分布图像。图１高能粒子（能量范围：７２９～６００ｋｅＶ）电子通量全球昼间分布时间序