地震期间的超低频电磁波传播异常研究

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1、第45卷第4期2013年8月南京航空航天大学学报JournalofNanjingUniversityofAeronautics8乙Astronautics地震期间的超低频电磁波传播异常研究王毅曹群生袁肖(南京航空航天大学电子信息工程学院，南京，210016)V01．45No．4Aug．2013摘要：主要研究了地震期间可能出现的物理现象对人工电磁信号传播产生的影响。这里采用的仿真方法是基于地形学网格划分的时域FDTD方法，主要关注的频率范围是50～250Hz(超低频)。为了精确地仿真地震期间可能出现的电磁环境，研究过程中主要考虑了震区地下动电效应

2、电流源和电离层异常现象，同时也讨论天然电磁噪声(闪电)的影响。研究表明，在地震的特殊物理环境下，受到不同因素的影响，超低频电磁波的传播出现了不同类型的异常现象，这也证明了观测结果的正确性。最后，总结了地震期间的超低频电磁信号传播异常现象的规律，并指出了采用人工方式来监测和预测地震的可行性。关键词：电磁场与微波技术；地震电磁现象；电磁波传播异常；超低频电磁波；地球一电离层系统中图分类号：0441．4文献标志码：A文章编号：1005—2615(2013)04一0479一06ElectrOmagneticPropagationAnomaliesDur

3、ingEarthquakes’再厂口咒gl一，C口oQM咒s矗e咒g，Yk口竹Xi口o(CollegeofElectronicandInformationEngineering，NanjingUniversityofAeronautics&Astronautics，Nanjing，210016，China)Abstract：Thisinvestigationfocusesontheeffectofabnormalphysicalmechanismsontheartificialelec—tromagnetic(EM)signalpropagat

4、ionduringearthquakes．ThegeodesicFDTDmethodisappliedtothisstudytosimulateEMwavepropagationinextremelylowfrequency(ELF)rangeof50—250Hz．Theeffectsofcurrentscausedbyelectrokineticeffectandionosphericanomaliesaremainlyconsidered，aswellasthebackgroundnoises(the1ightning)．Theresult

5、sshowthepropagationanomaliesduringearth—quakes，whichalsoprovetheobservationresultsbyformerresearchers．Finally，basicphenomenaofETvIpropagationanomaliesaresummarizedandpotentialsofartificialmonitoringearthquakesarepro—posed．Keywords：electromagneticandmicrowavetechnology；seismi

6、celectromagneticphenomena；electro—magneticwavepropagationanomalies；extremelylowfrequencyelectromagneticwaves；earth—ionospheresystem近年来，地震期间(包括震前、震中和震后)出现的电磁异常现象已被大量研究人员的观测结果所证实[1。2]，这些异常现象主要包括：(1)在较宽频带范围内(从极低频到高频)的连续背景电磁噪声的增强[31；(2)地震期间人工电磁信号传播异常[4巧1；(3)舒曼谐振幅度和频率异常[61；(4)其他与

7、电磁异常相关的现象，如电离层粒子浓度变化等[7]。根据这些异常现象，近年来研究人员提出了很多理论，如地电耦合效应[7]、动电效应嘲等，这些理论从物理角度上在一定程度内为震期电磁异常现象提供了可能的物理机理。本文直接采用时域电磁仿真手段研究地震期间可能出现的超低频电基金项目：国家自然科学基金(61172024)资助项目；江苏省博士后科研资助计划(1201006C)资助项目；江苏高校优势学科建设工程资助项目。收稿日期：2012一07—30；修订日期：2013一04一01通信作者：王毅，男，讲师，1983年出生，E_mail：jflSjfls@nua

8、a．edu．cn。480南京航空航天大学学报第45卷磁异常现象。相比较于传统的超低频解析方法和其他地震电磁研究手段，采用时域电磁方法具有较大的优势，具