《地震预测我们为何要仰望星空？》

全文如下

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地表深处的“躁动”，其实在高空也能“看到”。换个角度预测地震，“张衡一号”有多牛？！
　　

巡天遥探“地动”，北川、炉霍、乐山、稻城，四川这4个地方，有了信息接收站……

位于四川北川的电磁监测试验卫星工程三频信标接收站不久前正式建成，该站将与位于炉霍和乐山的接收站，以及明年建成的稻城接收站一起，通过接收卫星信息，对我国南北地震带上空的电离层进行监测，为大地震预测研究、预报实践提供有价值的前兆信息

最近案例

●2010年4月14日青海玉树7.0级地震

研究发现，4月13日震中南部存在电离层竖向电子总量异常增强

●2013年四川芦山7.0级地震

地震前后，震中电离层竖向电子总数出现异常扰动，全球异常扰动存在自西向东移动趋势，同时扰动存在赤道对称现象

●2015年4月25日尼泊尔8.1级地震

在排除太阳、地磁活动及地球物理现象短时扰动影响以后，尼泊尔地震前电离层竖向电子总量值在4月23日表现出显著的异常

其他方法
●地震前，有人会觉得电视、收音机、手机以及一些与电磁有关的设备效果不好，是大地震前磁场变化引起的，这就是电磁学科通过磁场的变化、密度的变化来预测地震
●观测地壳形变可以通过地震前地壳发生变形程度、地应力的变化程度及重力加速度的变化等来预测地震
●观测地下流体则通过水温、水位、水质的变化及一些宏观变化等预测地震
●测震学科则是通过对小地震的异常预测大地震，有的地震前，小震活动比较多，如海城地震前就有“小震闹、大震到”的说法

室外接收天线

近日，位于北川的电磁监测试验卫星工程三频信标接收站正式建成。作为相关计划所规划的4个接收站之一，该站与位于炉霍和乐山的接收站，以及将于明年建成、位于稻城的接收站，都有一个共同的使命——通过接收卫星信息，对我国南北地震带上空的电离层进行监测，为大地震预测研究、预报实践提供有价值的前兆信息。
　　电磁监测试验卫星三频信标地面接收站是中国地震立体观测体系的第一个天基平台——“张衡一号”电磁监测试验卫星在地面设置的接收站点。

地震，通常发生在看不到的地表之下；电离层，则处于地表几十千米以外的空中。地震和电离层的变化之间存在何种关联？监测电离层能够为地震的预测研究提供哪些有价值的信息？针对这些问题，记者采访了川滇国家地震预报实验场四川分中心副主任邱桂兰。

A
电离层是啥怎么会和地震有关系？

理解地震和电离层变化的关系，首先需要知道什么是电离层。

电离层，一般距离地面约60公里至1000公里，是地球大气的一个电离区域，在太阳高能辐射、沉降粒子和宇宙线等辐射源作用下，该区域中性大气发生电离而生成自由电子、离子和中性粒子等成分。

电磁与地震有什么关联？地震是由地壳运动产生的一种自然现象，地壳运动能切割地球磁力线，或通过“摩擦起电”产生电磁辐射。

早在1965年，前苏联科学家就发现了卫星电磁观测在强地震前的异常现象，这一现象被随后发射的多颗卫星反复观测到。21世纪以来，美国、法国、乌克兰等国先后发射电磁卫星，用于研究与地震、火山相关的电离层变化及其机理等。
　　目前，电离层扰动与地震的关系研究在国内外已广泛开展。并且大量研究结果表明，由地震引起的电离层异常变化确实存在，其中包括电磁场异常、等离子体温度、密度变化等，强震发生前数天到数小时会发生电离层扰动，具有十分明显的短临特性。

B
已有案例地震前后电离层异常变化

在我国，地震—电离层耦合效应研究起步稍晚，仅20年左右，目前仍处于震例研究的定性分析阶段。其中，基于GPS电离层观测较多。垂直电子总含量被广泛应用于临震电离层扰动现象的监测和研究，一些数值模拟理论还在不断发展，也有很多具有代表性的研究案例：

2014年，研究人员利用全球电离层竖向电子总量数据和掩星探测电子密度剖面，分析2010年4月14日青海玉树7.0级地震前电离层异常变化。研究发现，4月13日震中南部存在电离层竖向电子总量异常增强。

2014年，研究人员利用全球电离层竖向电子总量数据和国际参考电离层模型理论数据对比分析了2013年四川芦山7.0级地震前后电离层异常变化。研究发现，芦山地震前后震中电离层竖向电子总数出现异常扰动，全球异常扰动存在自西向东移动趋势，同时扰动存在赤道对称现象。

2016年，研究人员利用震中区域全球导航卫星系统站点数据和CODE全球电离层竖向电子总量数据分析2015年4月25日尼泊尔8.1级地震前后电离层竖向电子总量异常变化。研究表明，在排除太阳、地磁活动及地球物理现象短时扰动影响以后，尼泊尔地震前电离层竖向电子总量值在4月23日表现出显著的异常。

C
存在局限需进一步加强相关研究

虽然相关案例研究已经证明地震与电离层扰动存在联系，但地震究竟如何引起电离层扰动，学界有不同的看法。据邱桂兰介绍，目前学界比较认可的震前和同震电离层异常理论有异常电场模拟假说和声重力波传播理论。其中，声重力波传播理论是目前关于地震与电离层扰动的关系应用的最广、也得到了大多数研究者认可的理论。

震动产生声音，地震中产生的在空气中传播的声波引起电离层扰动。“但这种理论无法解释震前电离层扰动现象。”邱桂兰介绍，很多研究都表明，地震前也会出现电离层扰动，但在地震孕育过程中很难产生像地震时那么强烈的破裂以及地面震动效应，因此，这种理论也存在一定的局限性。

异常电场模拟假说认为，地震孕育过程中地震破裂带化学物质激发累积，产生大气电场异常，进而叠加作用于电离层，引发震前电离层短临特征和局地性异常。

“不论哪一种理论目前都还未得到验证，但其前提都要建立在地震与电离层扰动存在一定联系的基础之上。”邱桂兰介绍，我国在相关领域的研究起步晚，而地震预测研究对于四川的意义不言而喻，因此必须加快相关方面的研究。

D
地震预测四川处于比较靠前位置

相比于通过监测电离层研究地震，以往地震预测是通过地面设备采集信息完成的，监测的内容以及所涉及的学科包括地壳形变、地下流体、电磁学科、测震学科等。“总的来说，我国的地震预测还是以多学科相结合的综合预测为主。”邱桂兰介绍，比如大地震前，有人会觉得电视、收音机、手机以及一些与电磁有关的设备效果不好，是大地震前磁场变化引起的，这就是电磁学科通过磁场的变化、密度的变化来预测地震；而观测地壳形变可以通过地震前地壳发生变形程度、地应力的变化程度及重力加速度的变化等来预测地震；观测地下流体则通过水温、水位、水质的变化及一些宏观变化等预测地震；测震学科则是通过对小地震的异常预测大地震，有的地震前，小震活动比较多，如海城地震前就有“小震闹、大震到”的说法。

四川对地震预测的研究在国内处于比较靠前的位置。比如在趋势预测方面，近几年在四川发生的中强以上地震几乎都发生在省地震局所划定的年度危险区内；而短临预测方面，近年的攀枝花地震、姚安地震、芦山地震等，省地震局也均有较好的预测意见。

通过观测电离层的变化研究、预测地震，是对综合性预测的补充和完善。“每一种预测方式各有所长，引入更多的观测指标和信息可以为地震预测提供更多的参考意见，提升地震预测的准确度。”邱桂兰说，“从理论验证的角度而言，天、地、空的立体监测将为不同的模型校验提供更多的约束资料，从而可以推动理论研究的进一步深化。”
　　此外，记者了解到，这套由卫星和地面接收站组成的监测系统除了提升地震监测预报和科学研究能力以外，还将为四川的空间物理和地球物理研究提供重要数据支持。