地表深處的「躁動」，其實在高空也能「看到」。換個角度預測地震，「張衡一號」有多牛？！
巡天遙探「地動」，北川、爐霍、樂山、稻城，四川這4個地方，有了信息接收站……
位於四川北川的電磁監測試驗衛星工程三頻信標接收站不久前正式建成，該站將與位於爐霍和樂山的接收站，以及明年建成的稻城接收站一起，通過接收衛星信息，對我國南北地震帶上空的電離層進行監測，為大地震預測研究、預報實踐提供有價值的前兆信息
最近案例
●2010年4月14日青海玉樹7.0級地震
研究發現，4月13日震中南部存在電離層豎向電子總量異常增強
●2013年四川蘆山7.0級地震
地震前後，震中電離層豎向電子總數出現異常擾動，全球異常擾動存在自西向東移動趨勢，同時擾動存在赤道對稱現象
●2015年4月25日尼泊爾8.1級地震
在排除太陽、地磁活動及地球物理現象短時擾動影響以後，尼泊爾地震前電離層豎向電子總量值在4月23日表現出顯著的異常
其他方法
●地震前，有人會覺得電視、收音機、手機以及一些與電磁有關的設備效果不好，是大地震前磁場變化引起的，這就是電磁學科通過磁場的變化、密度的變化來預測地震
●觀測地殼形變可以通過地震前地殼發生變形程度、地應力的變化程度及重力加速度的變化等來預測地震
●觀測地下流體則通過水溫、水位、水質的變化及一些宏觀變化等預測地震
●測震學科則是通過對小地震的異常預測大地震，有的地震前，小震活動比較多，如海城地震前就有「小震鬧、大震到」的說法
近日，位於北川的電磁監測試驗衛星工程三頻信標接收站正式建成。作為相關計劃所規劃的4個接收站之一，該站與位於爐霍和樂山的接收站，以及將於明年建成、位於稻城的接收站，都有一個共同的使命——通過接收衛星信息，對我國南北地震帶上空的電離層進行監測，為大地震預測研究、預報實踐提供有價值的前兆信息。
電磁監測試驗衛星三頻信標地面接收站是中國地震立體觀測體系的第一個天基平臺——「張衡一號」電磁監測試驗衛星在地面設置的接收站點。
地震，通常發生在看不到的地表之下；電離層，則處於地表幾十千米以外的空中。地震和電離層的變化之間存在何種關聯？監測電離層能夠為地震的預測研究提供哪些有價值的信息？針對這些問題，記者採訪了川滇國家地震預報實驗場四川分中心副主任邱桂蘭。□四川日報全媒體記者黃大海
A
電離層是啥怎麼會和地震有關係？
理解地震和電離層變化的關係，首先需要知道什麼是電離層。
電離層，一般距離地面約60公裡至1000公裡，是地球大氣的一個電離區域，在太陽高能輻射、沉降粒子和宇宙線等輻射源作用下，該區域中性大氣發生電離而生成自由電子、離子和中性粒子等成分。
電磁與地震有什麼關聯？地震是由地殼運動產生的一種自然現象，地殼運動能切割地球磁力線，或通過「摩擦起電」產生電磁輻射。
早在1965年，前蘇聯科學家就發現了衛星電磁觀測在強地震前的異常現象，這一現象被隨後發射的多顆衛星反覆觀測到。21世紀以來，美國、法國、烏克蘭等國先後發射電磁衛星，用於研究與地震、火山相關的電離層變化及其機理等。
目前，電離層擾動與地震的關係研究在國內外已廣泛開展。並且大量研究結果表明，由地震引起的電離層異常變化確實存在，其中包括電磁場異常、等離子體溫度、密度變化等，強震發生前數天到數小時會發生電離層擾動，具有十分明顯的短臨特性。
B
已有案例地震前後電離層異常變化
在我國，地震—電離層耦合效應研究起步稍晚，僅20年左右，目前仍處于震例研究的定性分析階段。其中，基於GPS電離層觀測較多。垂直電子總含量被廣泛應用於臨震電離層擾動現象的監測和研究，一些數值模擬理論還在不斷發展，也有很多具有代表性的研究案例：
2014年，研究人員利用全球電離層豎向電子總量數據和掩星探測電子密度剖面，分析2010年4月14日青海玉樹7.0級地震前電離層異常變化。研究發現，4月13日震中南部存在電離層豎向電子總量異常增強。
2014年，研究人員利用全球電離層豎向電子總量數據和國際參考電離層模型理論數據對比分析了2013年四川蘆山7.0級地震前後電離層異常變化。研究發現，蘆山地震前後震中電離層豎向電子總數出現異常擾動，全球異常擾動存在自西向東移動趨勢，同時擾動存在赤道對稱現象。
2016年，研究人員利用震中區域全球導航衛星系統站點數據和CODE全球電離層豎向電子總量數據分析2015年4月25日尼泊爾8.1級地震前後電離層豎向電子總量異常變化。研究表明，在排除太陽、地磁活動及地球物理現象短時擾動影響以後，尼泊爾地震前電離層豎向電子總量值在4月23日表現出顯著的異常。
C
存在局限需進一步加強相關研究
雖然相關案例研究已經證明地震與電離層擾動存在聯繫，但地震究竟如何引起電離層擾動，學界有不同的看法。據邱桂蘭介紹，目前學界比較認可的震前和同震電離層異常理論有異常電場模擬假說和聲重力波傳播理論。其中，聲重力波傳播理論是目前關於地震與電離層擾動的關係應用的最廣、也得到了大多數研究者認可的理論。
震動產生聲音，地震中產生的在空氣中傳播的聲波引起電離層擾動。「但這種理論無法解釋震前電離層擾動現象。」邱桂蘭介紹，很多研究都表明，地震前也會出現電離層擾動，但在地震孕育過程中很難產生像地震時那麼強烈的破裂以及地面震動效應，因此，這種理論也存在一定的局限性。
異常電場模擬假說認為，地震孕育過程中地震破裂帶化學物質激發累積，產生大氣電場異常，進而疊加作用於電離層，引發震前電離層短臨特徵和局地性異常。
「不論哪一種理論目前都還未得到驗證，但其前提都要建立在地震與電離層擾動存在一定聯繫的基礎之上。」邱桂蘭介紹，我國在相關領域的研究起步晚，而地震預測研究對於四川的意義不言而喻，因此必須加快相關方面的研究。
D
地震預測四川處於比較靠前位置
相比於通過監測電離層研究地震，以往地震預測是通過地面設備採集信息完成的，監測的內容以及所涉及的學科包括地殼形變、地下流體、電磁學科、測震學科等。「總的來說，我國的地震預測還是以多學科相結合的綜合預測為主。」邱桂蘭介紹，比如大地震前，有人會覺得電視、收音機、手機以及一些與電磁有關的設備效果不好，是大地震前磁場變化引起的，這就是電磁學科通過磁場的變化、密度的變化來預測地震；而觀測地殼形變可以通過地震前地殼發生變形程度、地應力的變化程度及重力加速度的變化等來預測地震；觀測地下流體則通過水溫、水位、水質的變化及一些宏觀變化等預測地震；測震學科則是通過對小地震的異常預測大地震，有的地震前，小震活動比較多，如海城地震前就有「小震鬧、大震到」的說法。
四川對地震預測的研究在國內處於比較靠前的位置。比如在趨勢預測方面，近幾年在四川發生的中強以上地震幾乎都發生在省地震局所劃定的年度危險區內；而短臨預測方面，近年的攀枝花地震、姚安地震、蘆山地震等，省地震局也均有較好的預測意見。
通過觀測電離層的變化研究、預測地震，是對綜合性預測的補充和完善。「每一種預測方式各有所長，引入更多的觀測指標和信息可以為地震預測提供更多的參考意見，提升地震預測的準確度。」邱桂蘭說，「從理論驗證的角度而言，天、地、空的立體監測將為不同的模型校驗提供更多的約束資料，從而可以推動理論研究的進一步深化。」
此外，記者了解到，這套由衛星和地面接收站組成的監測系統除了提升地震監測預報和科學研究能力以外，還將為四川的空間物理和地球物理研究提供重要數據支持。