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編譯:3sNews編輯 葛宇
4月25日,尼泊爾發生芮氏7.8級地震,隨後有諸多衛片、航片實時播報震區的情況。位於拉薩的西藏自治區測繪局研究所GPS接收站,利用GPS信號監測到此次地震引發的大氣幹擾。研究人員通過對比此次地震震波強度、時間等分析,發現了兩者的關聯。這表明GPS接收站不僅能夠用於導航,也許在未來還可以預測地震等自然災害。
西藏拉薩GPS接收站(LHAZ)歸屬於西藏自治區測繪局研究所,研究所同時接收GPS和格洛納斯信號,同時它也是國際GPS服務組織(IGS)的一部分。
早在2008年,國內就有研究人員採用IGS(國際GPS服務組織)網站提供的全球電離層垂直全電子濃度,從整體到局部分析地震震中上空電離層全電子濃度在地震前、後的變化等情況。通過按地震資料不同分類進行的異常統計發現,震中緯度高低和震源深度對震前電離層全電子濃度異常有一定的影響。
此次尼泊爾地震造成能量波,進入尼泊爾周邊的上層大氣層,同時擾亂電離層(大氣從低到高分別為:對流層、平流層、中間層、電離層和散逸層)中電子的分布。與尼泊爾相鄰的西藏地區,拉薩的西藏自治區測繪局研究所GPS接收站利用GPS信號監測到了此次的大氣幹擾活動(圖1)。
圖1 電離層中垂直全電子濃度過濾波
數據顯示從最初的地震層斷裂(圖1中的垂直黑線)開始後的21分鐘內,由地震引發的電離層幹擾活動到達位於西藏拉薩的GPS接收站(LHAZ),那裡距離震中大約400英裡(640公裡)。
這個幹擾活動的測算被稱為垂直全電子濃度(VTEC)(圖1中顯示為藍色),研究人員利用一個處理軟體對其進行了過濾處理。該軟體是由NASA位於加州的噴氣推進實驗室(JPL)研發的。圖1中橢圓區域就是地震能量波對電離層中的電子產生的波狀幹擾活動。這些幹擾活動的周期為2-8分鐘。
圖2 地震波對電離層幹擾程度
圖2黑色圓圈部分記錄了地震波對電離層的幹擾程度。這些數據都是GPS信號獲取的,不同顏色代表了地震引起的電離層幹擾強度,紅色強度最大,藍色最小。
阿提拉·康加迪(Attila Komjathy),JPL電離層和大氣層遙感項目組主要研究人員,同時任新布倫瑞克大學副教授,他是這項研究的組織者。康加迪也是GPS World年度獎得主,今年一月份被國際導航協會(ION)授予合作夥伴稱號。
電離層處於地球大氣層上層區域,距離地球表面60公裡-1000公裡。電離層的變化恰好可以由GPS監測站捕捉並記錄,科學家通過歷年的記錄中可以提取自然災害,例如地震、火山爆發和海嘯引起的大氣電離層變化,進一步了解大氣層上層的波狀傳播運動。
由地震引起的幹擾運動可以幫助科學家建立一個波狀傳播模型,未來這種模型有望應用到自然災害預警系統中,幫助預測海嘯和其他難以預測到的自然災害。
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