子午工程與地震監(jiān)測

王喜珍 滕云田 楊冬梅 馬玉立

1）中國地震局地球物理研究所，北京 100081

2）中國科學(xué)院國家空間科學(xué)中心，北京 100190

據(jù)文獻(xiàn)報道，地震前會有電磁前兆異常，對電磁異常的監(jiān)測與判定也已成為地震監(jiān)測預(yù)報特別是短臨預(yù)報的有效手段之一。立體的、綜合的地震前兆監(jiān)測系統(tǒng)，對系統(tǒng)研究和識別地震前兆異常信息將發(fā)揮重要作用。立體的、綜合的地震前兆監(jiān)測系統(tǒng)應(yīng)由地震前兆監(jiān)測臺網(wǎng)、地震電磁衛(wèi)星、子午工程監(jiān)測系統(tǒng)以及其他區(qū)域監(jiān)測系統(tǒng)組成。

經(jīng)過“十五”建設(shè)，除地震監(jiān)測臺網(wǎng)外，我國已建成地磁臺網(wǎng)（約33個地磁基準(zhǔn)臺、80個基本臺、 1982個流動測點）、地殼形變臺網(wǎng)（約115個固定臺站、1 500個區(qū)域流動測點）、地電臺網(wǎng)（約103個地電場、79個地電阻率固定臺站）、地下流體臺網(wǎng)（約210個臺站），實現(xiàn)了地震前兆高密度、多手段綜合地基監(jiān)測。

地震電磁衛(wèi)星的建設(shè)（計劃載荷有電場儀、磁力儀、GPS掩星接收機(jī)、Langmuir探針等）將實現(xiàn)到空間幾百公里的電離層、磁場探測。

子午工程一期沿東經(jīng) 120°子午線，北起漠河、經(jīng)北京、武漢，南至海南并延伸到南極中山站，以及東起上海、經(jīng)武漢、成都、西至拉薩的沿北緯30°緯度線附近的15個監(jiān)測臺站，運用地磁（電）、無線電、光學(xué)和探空火箭等多種手段的空間監(jiān)測網(wǎng)。地磁（電）監(jiān)測系統(tǒng)配置了磁通門磁力儀、感應(yīng)式磁力儀、大氣電場儀、地電場儀、磁通門經(jīng)緯儀（DI儀）和overhauser磁力儀6種設(shè)備，實現(xiàn)地基附近地磁（電）場的觀測。無線電系統(tǒng)由非相干散射雷達(dá)、無線電雷達(dá)鏈（包括高頻相干散射雷達(dá)、中層—熱層—對流層雷達(dá)、甚高頻相干散射雷達(dá)、全天空流星測風(fēng)雷達(dá)）、數(shù)字測高儀鏈、空間環(huán)境擾動的實時連續(xù)監(jiān)測鏈（包括行星際閃爍監(jiān)測設(shè)備、宇宙線監(jiān)測設(shè)備、電離層TEC和電離層閃爍監(jiān)測組網(wǎng)、高頻多普勒頻移監(jiān)測系統(tǒng)）組成，主要監(jiān)測中高層大氣、電離層、磁層以及行星際的物理參量。光學(xué)監(jiān)測系統(tǒng)由激光雷達(dá)、光學(xué)干涉儀、全天空氣輝成像儀和極光光譜儀組成，主要用于監(jiān)測中高層大氣和電離層區(qū)域大氣風(fēng)場、大氣溫度、大氣密度、大氣成分以及大氣的輝光輻射。探空火箭綜合監(jiān)測系統(tǒng)由氣象火箭和探空火箭組成，主要探測大氣的密度、壓力、溫度和風(fēng)速風(fēng)向、電離層的電子密度和溫度，微量成份和電場。子午工程二期將通過地面臺站數(shù)量和觀測手段的擴(kuò)展，新建100°E，40°N的若干臺站，形成一個“#”型地基監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)，并向幾百公里的空間拓展，發(fā)射高度為450 km左右配置朗繆爾探針、GPS掩星接收機(jī)、多波段氣輝探測儀、磁場探測儀、電場探測儀等科學(xué)載荷的極軌衛(wèi)星。子午工程可以連續(xù)監(jiān)測地球表面20～30 km以上到幾百公里的中高層大氣、電離層和磁層，以及十幾個地球半徑以外的行星際空間環(huán)境中的地磁場、電場、中高層大氣的風(fēng)場、密度、溫度和成分，電離層、磁層和行星際空間中的有關(guān)參數(shù)。

地震前兆異常信息的監(jiān)測與判定是一個復(fù)雜的過程，往往監(jiān)測到的異常信息包含了豐富的信息，從中有效提取與地震相關(guān)的信息，不僅需要有效的判斷方法、復(fù)合型人才隊伍，更需要高質(zhì)量的、綜合的監(jiān)測數(shù)據(jù)作支撐。地基監(jiān)測系統(tǒng)和衛(wèi)星有利于異常信息拾取，而子午工程監(jiān)測系統(tǒng)可以為異常信息的判定提供空間環(huán)境背景信息，特別是來自行星際空間的背景信息。同時通過地基、中高層大氣物理參量的監(jiān)測，可望為地震電磁信號的傳播、與電離層、磁層的耦合研究提供新思路。