空间-地面-井中地震电磁一体化监测理论与应用研究
批准号:
U2039206
项目类别:
联合基金项目
资助金额:
285.0 万元
负责人:
吴小平
依托单位:
学科分类:
重力学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
吴小平
中文摘要
地震预报依然是一个世界性的科学难题。大量的地质、地球物理和地球化学观测资料表明,电磁异常是对短临地震反映最敏感的前兆现象。2018年中国成功发射了电磁监测试验卫星“张衡一号”,将弥补地面及地下地震电磁观测的不足,构建我国空-地-井一体化的立体地震观测体系,开辟探索地震监测、预测的新途径。然而,由于没有建立起复杂条件下地球-空气-电离层统一的地震电磁数学模型,目前观测到的诸多地震电磁现象、地震电磁异常,都不能得到准确的理解。本项目进行球坐标系下地球-空气-电离层耦合模型、100km尺度上任意各向异性电阻率模型的地震电磁三维非结构有限元数值模拟正演理论研究,以及在此基础上进行的地震预测应用研究,有明显的创新性,以期在地震电磁预测中有所突破,从而海量的空-地-井地震电磁观测数据也将在地球和空间科学等诸多领域获得巨大的应用潜力。
英文摘要
Earthquake prediction is still a worldwide scientific problem. A large number of geological, geophysical and geochemical observations indicate that electromagnetic anomalies are the most sensitive precursors to short-term earthquakes. In 2018, China successfully launched the electromagnetic monitoring test satellite “Zhang Heng No.1”, which will make up for the shortage of ground and underground seismic.electromagnetic observations, construct a three-dimensional air-ground-well integrating seismic observation system in China, and open up a new way to exploration and prediction of earthquakes. However, since there is no unified seismic electromagnetic mathematical model for the complicated Earth-air-ionosphere system, many seismic electromagnetic phenomena and seismic electromagnetic anomalies observed at present can not be accurately understood. This project carries out the theoretical study of the seismic electromagnetic three-dimensional unstructured finite element forward modeling for the Earth-air-ionosphere coupling model in the spherical coordinate system and the arbitrary anisotropic resistivity model on the 100 km scale, and on this basis, the application research of earthquake prediction, which have obvious innovation. It can be expected a little breakthrough in seismic electromagnetic prediction, and massive air-ground-well seismic electromagnetic observation data will also have great application potential in many fields such as earth and space sciences.
地震电磁是地震预报最具潜力的方法,由于未建立地震电磁数学模型和正演算法,观测到的地震电磁异常都不能得到准确理解。本项目开展球坐标系下地球-空气-电离层耦合模型、100km尺度各向异性电阻率模型的三维非结构有限元数值模拟正演计算,在此基础上进行震源反演与地震预测。.在国际上首次实现复杂介质和任意电磁源激发的地球-空气-电离层地震电磁三维数值模拟,系统研究了海陆电性差异、地球内部电性变化、面向太阳和背向太阳的电离层导电性差异以及电离层各向异性等因素的影响,获得地震电磁辐射场从地层、大气层到电离层传播过程及机理的深入认识;同时表明,震源破裂速度影响信号的时域波形,其异常信号与地震孕育过程中的岩石破裂有明显关联性,为地震电磁震源反演及预测奠定基础。.实现了100km尺度任意各向异性电阻率的地震电磁三维数值模拟,研究了区域断裂构造电阻率不均一性和各向异性影响特征。基于地震孕育的DD模式,首次建立了唐山地震复杂断裂系统电阻率三维模型,模拟结果与周围台站地电阻率观测数据相吻合,加深了唐山地震孕育过程的认识,是地震孕育机制研究的新途径。.在国际上首次实现有限断层地震电磁反演算法,利用震前电磁异常反演电磁源的时空特性,进而推测发震时间、位置和强度。在2017年九寨沟7.0级地震溯源应用中,反演结果表明地震电磁源分布向震中发展,预示地震孕育过程中岩石破裂向震中聚集;根据最晚激发电磁源的时刻及其在断层上的位置,预测的发震时间和震中位置与实际情况基本相符。该成果是地震电磁预测从定性走向定量的一个突破性进展。利用目前积累的海量地震电磁观测数据,通过大量震例的反演不断改进算法,实现地震短临预测是可能的。.基于深度学习分别利用CHAMP卫星磁场和中国地磁台站数据开展地震预测研究,对比分析了RNN、LSTM和GRU等深度学习模型的地震预测效果,取得一定成效。项目开发的“智磁预震”软件已在甘肃省地震局上线试运行,并在2023年积石山6.5级地震预测测试中取得很好效果。
空间-地面-井中地震电磁一体化监测理论与应用研究
-
批准号:--
-
项目类别:--
-
资助金额:285万元
-
批准年份:2020
-
负责人:吴小平
-
依托单位:
任意各向异性三维激发极化非结构有限元数值模拟及其影响研究
-
批准号:41874084
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:63.0万元
-
批准年份:2018
-
负责人:吴小平
-
依托单位:
任意各向异性三维直流电阻率巷道超前探测的并行Monte Carlo方法研究
-
批准号:41674076
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:70.0万元
-
批准年份:2016
-
负责人:吴小平
-
依托单位:
各向异性海洋可控源电磁三维数值模拟及其影响研究
-
批准号:41374076
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:80.0万元
-
批准年份:2013
-
负责人:吴小平
-
依托单位:
电阻率三维各向异性数值模拟及其探测应用研究
-
批准号:41074048
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:53.0万元
-
批准年份:2010
-
负责人:吴小平
-
依托单位:
复杂多相介质有效电导率模型- - 三维数值模拟和反演计算研究
-
批准号:40874034
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:45.0万元
-
批准年份:2008
-
负责人:吴小平
-
依托单位:
电磁三维数值模拟的多重网格方法
-
批准号:40674037
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:38.0万元
-
批准年份:2006
-
负责人:吴小平
-
依托单位:
矿物电导率补偿效应及其应用研究
-
批准号:40374025
-
项目类别:面上项目
-
资助金额:30.0万元
-
批准年份:2003
-
负责人:吴小平
-
依托单位:
非平坦地形及复杂条件下电阻率三维快速反演研究
-
批准号:40004005
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:18.0万元
-
批准年份:2000
-
负责人:吴小平
-
依托单位:
国内基金
海外基金