近几十年来,地面仪器和卫星观测记录到地震活动引起的电磁异常已被广泛报道。地震活动辐射超低频/极低频(ULF/ELF, ~DC-3 kHz)电磁信号的机制也已逐渐建立。然而,低地球轨道卫星能否探测到地震活动辐射的低频电磁信号仍然存在争议。中国电磁监测试验卫星(CSES)已于2018年2月发射入轨,其科学数据已服务于地震电磁异常研究,为了更好地利用CSES电磁场数据,对CSES电磁载荷的强震电磁扰动探测能力进行理论估计非常迫切和必要。
我们首次建立了地震ULF/ELF辐射跨岩石-大气-电离层传播模型,顺利获得模拟计算分析了不同深度、不同类型的地下电磁辐射源在不同介质参数下到达低轨卫星高度的电磁场的强度变化特征,并与CSES上电磁传感器的灵敏度进行比较。结果表明,CSES卫星上搭载的电磁传感器有可能探测到6.0级以上的地震ULF/ELF频段电磁信号,但能否探测到取决于震源深度、孕震区的电性结构以及电离层参数环境等。
图( a, b)是模拟计算的不同深度(10, 15 km; 岩石层电导率均为10-4 S/m)6.0级地震在卫星高度激发电磁场与卫星灵敏度的比较;图( c, d)是模拟计算的不同岩石层电导率下(10-4, 10-5 S/m)深度15 km的6.0级地震在卫星高度激发电磁场与卫星灵敏度的比较
该项成果发表在工程技术学领域的Q2分区SCI期刊SCIENCE CHINA: Technological Sciences.
原文链接:ZHAO S, SHEN X*, LIAO L, ZEREN Z. A lithosphere-atmosphere-ionosphere coupling model for ELF electromagnetic waves radiated from seismic sources and its possibility observed by the CSES [J]. SCIENCE CHINA: Technological Sciences, 2021, 64(11): 2551-2559. http://doi.org/10.1007/s11431-021-1934-5