武安緒（北京市地震局，北京 100080）

震前電離層異常圖像識別?

武安緒
（北京市地震局，北京 100080）

?基金項目：地震科技星火計劃(XH12001)資助。

地震電離層異常的發(fā)現(xiàn)源于Barnes對美國阿拉斯加地震的研究，研究表明電離層擾動與地震存在一定的關(guān)聯(lián)。利用電磁衛(wèi)星觀測記錄識別中強地震前兆異常，近幾年已取得了重大進展。其中，時空背景場的分析與短臨異常的提取是涉及到的最關(guān)鍵的問題。PI方法（Pattern Informatics Method，PI）最初是根據(jù)地震活動研究提出的。通過對該算法在空間歸一化、閥值形式、累積方式、空間概率上進行一定改進，形成MPI方法，且用到衛(wèi)星資料背景消除和異常分析中。

基于修改的MPI方法，采用合適的時間窗長、滑動步長、固定t2-t1時間段，計算中強地震前電離層時空MPI處理圖像（圖1）。由這些圖像可得到：修改的MPI方法既可以消除時空背景，又能很好地突出短期變化；對t2-t1空間圖像滑動的結(jié)果表明，汶川、老撾、蘆山等地震前和震時在震中附近的電離層中確實存在著持續(xù)時間不一的電磁異常，震后消失；汶川震前較長時間（30天）預(yù)測圖像沒有短臨變化信息，而震前一段時間（8～23天）動態(tài)預(yù)測圖像中震中附近確實存在著豐富的異常變化信息，而震前幾天（0～7天）又消失了，看不到短期變化信息；中強地震一般發(fā)生在高值區(qū)或梯度變化激烈區(qū)；MPI方法所具有的時空融合特點和采用的時間滑動技術(shù)，對大地震的時間和地點預(yù)測可能具有一定的指示意義。

通過震例分析表明：MPI方法對電磁衛(wèi)星數(shù)據(jù)處理的核心是通過已有的長期觀測資料（t1-t0）與當(dāng)前短期變化資料（t2-t1）的有機搭配，基于兩者的趨勢相關(guān)性、同一子區(qū)中兩個不同長度時間序列的自適應(yīng)相減，充分利用和綜合考慮衛(wèi)星數(shù)據(jù)時空耦合特點，通過時空數(shù)據(jù)的合理變換，在消除當(dāng)前數(shù)據(jù)中存在的背景趨勢的同時，又能突出當(dāng)前階段的短期變化異常信息，具有一定的自適應(yīng)性；通過實際衛(wèi)星資料處理證明，MPI方法在處理電磁衛(wèi)星資料時，既能消除電離層因太陽活動因素產(chǎn)生的空間隨機異常變化，又增強了微弱的短期變化結(jié)果的穩(wěn)定性；MPI與其他方法相比較，具有一定的區(qū)別，是一種時空融合處理的結(jié)果，也說明MPI方法是定量描述電磁衛(wèi)星時空背景消除與短期變化信息有效挖掘的最佳選擇工具之一。

圖1　Electron溫度的時空變化與MPI動態(tài)演化圖像