2) 中国成都 610072 大唐西藏能源开发有限公司;
3) 中国北京 100081 中国地震局地球物理研究所
2) Datang Tibet Energy Development Company Limited, Chengdu 610072, China;
3) Institute of Geophysics, China Earthquake Administration, Beijing 100081, China
地磁活动指数(Dst)不仅是监测空间天气活动的重要参数,也是地震电磁研究中作为排除来自空间天气的“非震”信号的重要参数(Le et al,2011)。Dst指数计算简便,具有连续性和时序性较好的优势,但其物理意义复杂,不能完全反映磁暴过程,且存在计算误差以及数学意义不明确等问题。如台站和暴时变化双重因素,可能会对Dst指数计算产生影响(Campbell,2004;Karinen et al,2006;Kamide et al,2007;Borovsky et al,2017)。结合地磁活动指数,利用全球地磁台网地磁场观测资料(全球地磁台站分布见图 1),分析多个强震事件在临震和震前半年所伴随的全球地磁场扰动及空间天气变化特征。
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图 1 所使用的全球地磁台站分布 Fig.1 Distribution of the used global geomagnetic observatories |
以北京时间2020年6月26日5时05分(UT 2020-06-25 21:05:18)我国新疆和田地区于田县MS 6.4地震为例,分析发震前几天空间天气变化特征,结果见图 2。由图 2可见,Dst指数变化曲线较为平滑且幅度小,据地磁活动分级标准,属地磁活动平静。而从台站地磁场水平分量H的观测曲线可知,16、17、19、20和21日地磁场水平分量均存在较为显著的全球性同步扰动事件(见图 2中箭头所示)。这些磁场扰动的变化幅度不大,但时间同步性较高,全球几乎所有台站均同时记录到其发生和发展过程。
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图 2 2020年6月16—20日地磁指数Dst、Kp及北京台(BMT)和国际地磁台网(Intermagnet)地磁场水平分量H(其中黑色和蓝色曲线分辨表示北半球和南半球台站) Fig.2 Variations of the Dst and Kp indexes, the horizontal component of geomagnetic field H in BMT observatory and global observatories from Intermagnet on June 16 to 20, 2020 |
事实上,由于太阳表面活动从不间断,大量高能粒子由太阳风携带并不断输入地球内部。因此,即便当地磁活动指数显示平静条件(即按照磁暴分级指标未达到磁暴水平),仍经常发生强度小、持续时间短的全球性同步磁扰,反映了日地和全球电磁能量的耦合过程,同时反映出地磁活动指数自身存在局限性,并不能完全捕捉全球性地磁活动事件。在地球空间传播链路中,这些小尺度扰动与地震孕育和发震过程相关的电磁现象的耦合及响应关系目前仍不明晰。然而,鉴于地震电磁、地震电离层等前兆研究尚处于探索阶段,对各种“扰动”信号进行审慎判断是推进前兆研究工作的关键一步。在地震电磁信号判识工作中,利用地磁活动指数进行空间天气“非震”因素排除时,特别是当其显示“平静”时,应多加重视。
Borovsky J E, Shprits Y Y. Is the Dst index sufficient to define all geospace storms?[J]. J Geophys Res, 2017, 122: 11543-11547. DOI:10.1002/2017JA024679 |
Campbell W H. Failure of dst index fields to represent a ring current[J]. Space Weather, 2004, 2(8): S08002. DOI:10.1029/2003SW000041 |
Kamide Y and Maltsev Y P. Geomagnetic Storms. In: Kamide Y/A. Chian, Handbook of the Solar-Terrestrial Environment[M]. Springer-Verlag Berlin Heidelberg, 2007PP. Doi: 10.1007/11367758:355-374.
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Karinen A, Mursula K. Correcting the Dst index: Consequences for absolute level and correlations[J]. J Geophys Res, 2006, 111: A08207. DOI:10.1029/2005JA011299 |
Le H, Liu J Y, Liu L. A statistical analysis of ionospheric anomalies before 736 M 6.0+ earthquakes during 2002-2010[J]. Journal of Geophysical Research Space Physics, 2011, 116(A2). |