顏 蕊，王蘭煒，張世中，胡 哲，張興國，劉大鵬，朱 旭，張 宇

中國地震局地殼應力研究所，北京 100085

1 引 言

我國目前已建成了大規(guī)模、規(guī)范化的地面地震電磁監(jiān)測臺網(wǎng)，積累了大量的觀測數(shù)據(jù)和豐富的震例資料，在地面數(shù)據(jù)處理和地震異常信息提取研究方面具有較為深厚的研究基礎和經(jīng)驗［1－7］．近年來利用衛(wèi)星技術觀測地震前的電磁異常變化得到了地震學界的廣泛關注，并被認為是研究地震電磁前兆的有效途徑之一［8－14］，尤其 是 法 國DEMETER 衛(wèi)星 的發(fā)射和應用，為空間地震前兆觀測研究積累了很好的經(jīng)驗［15－29］．我國經(jīng)過多年的研究，也計劃于“十二五”期間發(fā)射用于地震監(jiān)測研究的地震電磁監(jiān)測試驗衛(wèi)星［30］，因此研究空基和地基電磁觀測數(shù)據(jù)各自的特點和規(guī)律、探索兩者之間的相關性，對我國將來綜合利用衛(wèi)星和地面電磁監(jiān)測數(shù)據(jù)進行地震監(jiān)測研究具有重要的科學意義．但是，地基觀測和空基觀測有很大不同：地基觀測主要是固定地點的連續(xù)觀測，空基是一種能夠在全球范圍特定位置進行重復測量的流動觀測，其相鄰兩次測量的時間間隔取決于軌道參數(shù)的設計，對于一顆衛(wèi)星來說，一般比地基觀測間隔時間長；兩類數(shù)據(jù)的觀測頻段和對象也較難統(tǒng)一，所以兩者之間的相關性以及對特殊事件反映的同步性等方面的研究較困難，此類研究目前只有很少基于地震、火山噴發(fā)等特殊事件異?，F(xiàn)象的探索［31－33］．電磁場背景特征的研究對電磁異常信息的提取有很大的幫助，尤其是無任何明顯干擾的平靜期空基和地基電磁監(jiān)測數(shù)據(jù)之間是否具有相關性和同步性，是綜合利用空基和地基電磁監(jiān)測數(shù)據(jù)進行地震異常監(jiān)測的基礎，但該方面研究卻少見報道．因此，本文對空基和地基的電場觀測數(shù)據(jù)各自的背景特征進行了研究，并綜合分析兩類數(shù)據(jù)特征之間是否存在一致性，期望建立空基與地基電場觀測數(shù)據(jù)之間的關聯(lián)，為空基和地基電磁監(jiān)測數(shù)據(jù)綜合地震前兆異常的判斷提供更多依據(jù)．

2 數(shù)據(jù)來源及選取

本研究中，空基數(shù)據(jù)來源于法國DEMETER 衛(wèi)星的觀測數(shù)據(jù)，法國DEMETER 衛(wèi)星于2004 年6月發(fā)射，為準太陽同步極軌衛(wèi)星，軌道傾角為98．23°，飛行高度為710km（2005年12月中旬改為660km），其主要科學任務之一是研究電離層擾動與地震活動之間的關系［34］，衛(wèi)星上搭載了多種電離層參數(shù)的觀測儀器，包括：電場探測儀（ICE），觀測從直流（DC）到3．5MHz的電場；感應式磁力儀（IMSC），觀測幾赫茲到20kHz的變化磁場；等離子體分析儀（IAP），探測H＋、He＋、O＋三種離子濃度及離子溫度；Langmuir探針（ISL），觀測電子濃度、離子濃度及電子溫度；高能粒子探測儀（IDP），探測0．8～2．5 MeV范圍內(nèi)的電子通量［27］．根據(jù)DEMETER 衛(wèi)星電磁類載荷和地面電磁監(jiān)測類儀器的數(shù)據(jù)類型、觀測頻段、采樣率、時空分辨率等參數(shù)特點，選取了兩類數(shù)據(jù)有探測交集的ULF 電場進行研究．DEMETER衛(wèi)星ULF電場頻段范圍為：0～15 Hz；提供三個探測分量，三個分量（Ex、Ey和Ez）的方向與衛(wèi)星坐標系下Xs、Ys和Zs三個方向一一對應（如圖1）：Ex指向地球方向、Ey沿衛(wèi)星軌道平面的法線方向、Ez沿著衛(wèi)星運行速度的切線方向；采樣頻率為39．0625／s，數(shù)據(jù)單位是mV／m［35－36］．

圖1 DEMETER衛(wèi)星電場儀傳感器配置圖［36］Fig．1 ICE sensor configuration on the DEMETER satellite［36］

地基數(shù)據(jù)主要來源于地面地電臺站的觀測數(shù)據(jù)，包括了水平地電場和垂直地電場兩種觀測資料．目前，地震地電場觀測多為定點大地電場測量，在全國已有百余個觀測臺站［7，37］；國內(nèi)2009年開始垂直地電場觀測，只在甘肅天祝地區(qū)的紅沙灣、黃羊川和松山三個臺站布設了垂直地電場觀測系統(tǒng)進行常規(guī)觀測［38］．為了全面比較空間和地面電場，本文首先從具備垂直地電場觀測的三個臺站中選取了對磁暴、地震事件反映最明顯紅沙灣地震臺（37．011°N，103．053°E）的觀測數(shù)據(jù)．紅沙灣地震臺既有水平地電場觀測又有垂直地電場觀測：水平地電場觀測的測量頻段為DC～0．005 Hz，采樣周期為60s，分為南北、東西、北西三個方向的長、短極距的測量通道，觀測輸出數(shù)據(jù)單位為mV／km［7］；垂直地電場觀測頻段范圍也為DC～0．005Hz，垂向極距62m，采樣周期為1s，產(chǎn)出數(shù)據(jù)分為秒數(shù)據(jù)和分鐘數(shù)據(jù)，分鐘數(shù)據(jù)是秒數(shù)據(jù)的算數(shù)平均結果；記錄數(shù)據(jù)為井下和地表電極的電位差，單位為mV［38］，此數(shù)據(jù)除以極距，再乘以1000就可以換算成為以mV／km 為單位的電場強度輸出數(shù)據(jù)．此外還選擇了發(fā)生過特大地震的汶川地區(qū)作為第二個試驗點，主要采用距離其最近的成都臺（30．91°N，103．73°E；距離汶川地震震中35km）觀測數(shù)據(jù)．成都臺只有水平地電場觀測：測量頻段同樣在DC～0．005 Hz，采樣周期為60s，觀測輸出數(shù)據(jù)單位為mV／km，分為南北、東西、北東三個方向的長短極距測量通道．

根據(jù)DEMETER 衛(wèi)星的實際運行狀況以及2005年底的軌道高度調(diào)整，空基資料選取了較為穩(wěn)定的2006—2009年間的數(shù)據(jù)．地基資料則根據(jù)地電場開始觀測的時間、數(shù)據(jù)受干擾的情況以及數(shù)據(jù)完整程度等進行選?。t沙灣地震臺整體受場地干擾較少，水平地電場觀測數(shù)據(jù)從2007年底開始觀測，2008年下半年至2009年初儀器出現(xiàn)錯誤，因此選取了2009—2011年的數(shù)據(jù)資料進行分析；垂直地電場從2009年6月開始觀測，一直比較穩(wěn)定，所以選取了2009年6 月—2011年的數(shù)據(jù)．成都臺數(shù)據(jù)場地干擾嚴重，周邊有農(nóng)用電、地鐵等因素的干擾，重點選取了2010—2011年干擾較少時的數(shù)據(jù)資料進行分析．此外，科研工作者在利用空基數(shù)據(jù)做地震前兆異常研究時，多選擇夜間探測數(shù)據(jù)以減少日間太陽等因素 的 影 響［19－21，26－27］，但 對 于 背 景 特 征 研 究 來說，應考慮更全面的情況，因此均獲取了日側（升軌）和夜側（降軌）經(jīng)過兩個地震臺上空的數(shù)據(jù)進行分析．

3 研究思路和方法

考慮到地基觀測是對某一固定地點長期連續(xù)的時間序列觀測，而空基觀測是時間、空間時刻變化、能覆蓋全球的觀測，因此基于兩類觀測數(shù)據(jù)的共性，可分別對空基和地基觀測資料進行處理，研究、總結各自的特征規(guī)律，然后比較分析這種特征規(guī)律是否具有相似性．具體處理方法為：

首先，選出一條經(jīng)過地面觀測站點上空的軌道，并以此為基準追蹤2006—2009年的重訪軌道，如圖2所示．根據(jù)DEMETER 衛(wèi)星的軌道設計以及數(shù)據(jù)資料積累發(fā)現(xiàn)：衛(wèi)星在2006、2007及2008年的上半年為16天的重訪周期、2008年下半年轉換為13天的重訪周期．Kp指數(shù)是單個地磁臺用來描述每日每3小時內(nèi)的地磁擾動強度的指數(shù)，分為0～9 共10個等級［39］，基于前人經(jīng)驗［22］，研究中剔除了Kp≥5的可能受地磁環(huán)境影響的軌道．因此統(tǒng)計知：2006年經(jīng)過紅沙灣地區(qū)夜側軌道條數(shù)應為23條，實際能夠下載到的軌道為19條，去除Kp≥5的2軌，2006年紅沙灣地區(qū)夜側實際可應用17條軌道．根據(jù)同樣的原則，2007年可用的夜側重訪軌道有22軌、2008年和2009年可用為23軌．具體統(tǒng)計的軌道條數(shù)見表1．

圖2 紅沙灣地震臺（37．011°N，103．053°E）2006－07－01—2006－12－31夜側（降軌）重訪軌道示意圖（重訪隔16天、235軌）Fig．2 The schematic of revisit track during 2006－07－01and 2006－12－31 in Hongshawan station（Revisited every 16days，235－track）

表1 紅沙灣、成都地區(qū)夜側和日側每年可用軌道條數(shù)Table 1 The available orbit number each year in Hongshawan station and Chengdu station

其次，設計低通濾波，從衛(wèi)星ULF（0～15 Hz）電場中提取出0～0．005 Hz頻段范圍，使得空基電場觀測與地基電場觀測的對象盡可能一致；然后計算出每軌距離臺站位置最近的點所對應的一組（256個采樣點）觀測數(shù)據(jù)，按日期連接成時間序列．在此過程中，由Kp指數(shù)較大及數(shù)據(jù)無法獲取等原因造成的數(shù)據(jù)缺失，其對應位置用空格代替，以盡可能真實地反映時間序列趨勢的實際情況，如圖3、圖4．

但在應用DEMETER 衛(wèi)星ULF頻段觀測數(shù)據(jù)時往往會忽略掉一點：電場探測儀（ICE）是通過四個球形電極之間的電位差換算出衛(wèi)星坐標系下的三分量電場，因此四個探頭是帶電體，在衛(wèi)星運行過程中，探頭會切割磁力線，從而在觀測數(shù)據(jù)中疊加一個較強的近直流電場E1［35，40］，E1＝V×B，衛(wèi)星速度V一定，B是地磁基本場，因此E1是一個隨基本場緩慢變化的近直流電場信號．本文研究的衛(wèi)星原始觀測數(shù)據(jù)中0～0．005Hz頻段范圍包含有這個附加電場，應先予以去除：

（1）從衛(wèi)星輔助數(shù)據(jù)——軌道文件中提取衛(wèi)星速度V三分量（單位為m／s）和基本磁場B三分量信息（單位為nT），均為地理坐標系［36］，計算V×B產(chǎn)生的附加電場，量級為101～102，單位為mV／m．

（2）從姿態(tài)文件中提取衛(wèi)星坐標向地理坐標轉換的系數(shù)矩陣（Rsatgeog，3×3矩陣）［36］，將其逆變換至地理坐標系向衛(wèi)星坐標系的轉換矩陣，然后將計算的附加電場由地理坐標系三分量換算至衛(wèi)星坐標系三分量，換算后的數(shù)據(jù)單位不變，量級仍為101～102．

（3）ULF原始觀測數(shù)據(jù)為衛(wèi)星坐標系下的三分量電場，量級集中在101～102mV／m，可直接減去計算的附加電場三分量，得到空間電場三分量．這里需要說明的是DEMETER 衛(wèi)星原始ULF 觀測數(shù)據(jù)，在每個空間分辨率點（約6．5s間隔）記錄256個數(shù)據(jù)點、軌道文件中的衛(wèi)星速度和磁場強度每30s記錄一個數(shù)、姿態(tài)文件記錄的轉換矩陣每250ms記錄一個矩陣數(shù)組［36］，這些數(shù)據(jù)的時、空分辨率不同，為了有效去除附加電場，需要對原始觀測數(shù)據(jù)降低分辨率，對計算的附加電場數(shù)據(jù)插值來提高一定的分辨率，然后分別尋找最接近的時、空點進行計算，得到減去附加電場后的空間電場結果，量級為101～102mV／m．

（4）對去掉附加電場的數(shù)據(jù)濾波出0～0．005Hz頻段范圍，然后找出處理后的每軌數(shù)據(jù)中距離臺站位置最近的點所對應的觀測數(shù)據(jù)，按日期生成時間序列．由于處理后的數(shù)據(jù)點數(shù)明顯減少，在生成時間序列時，為了盡可能反映每年的真實趨勢，根據(jù)不同月份應有的最多軌道條數(shù)，將所有因磁暴、數(shù)據(jù)無法下載及日期間隔不均勻等原因的缺失數(shù)據(jù)均用空格補足，補齊后紅沙灣夜側每年最多應有29 個數(shù)據(jù)點、紅沙灣日側為29個數(shù)據(jù)點、成都夜側為28個數(shù)據(jù)點、日側為31個數(shù)據(jù)點，如圖5、圖6所示．軌道的空間電場原始觀測數(shù)據(jù)，提取出0～0．005Hz近直流頻率范圍后生成的時間序列曲線，圖3A 為夜側（降軌）數(shù)據(jù)，圖3B 為日側（升軌）數(shù)據(jù)．在繪制中把重訪軌道的結果按日期排列，橫坐標標注的為重訪軌道日期；縱向排列的三個圖表示衛(wèi)星ULF電場的三個觀測方向Ex（Ex指向地心方向）、Ey（沿衛(wèi)星軌道平面的法線方向）、Ez（沿著衛(wèi)星運行速度的切線方向），單位是mV／m．圖4A、4B是對應成都臺的夜側和日側觀測數(shù)據(jù)．

由圖3、4 可 以 看 出：DEMETER 衛(wèi) 星ULF 電場0～0．005Hz頻段范圍的原始觀測數(shù)據(jù)的變化在101～102mV／m 量級；Ex、Ey、Ez三個觀測方向有其各自的趨勢并且比較穩(wěn)定，但均無明顯的年變趨勢，只有Ez方向總體呈現(xiàn)出一種更長的周期特性；三個觀測方向夜側和日側觀測數(shù)據(jù)整體趨勢十分接近，但日側比夜側整體值偏低，且擾動較多；Ex和Ez方向整體趨勢相反．

4．1．2 去掉附加電場后的空間電場數(shù)據(jù)

圖5為將經(jīng)過紅沙灣地震臺上空連續(xù)四年重訪軌道的空間電場原始觀測數(shù)據(jù)去掉V×B造成的附加電場后，再提取0～0．005Hz頻率范圍，生成的時間序列曲線．圖5A 為夜側數(shù)據(jù)結果，圖5B 為日側數(shù)據(jù)結果，縱向排列的三個圖表示電場的三個觀測方向，橫坐標為時間序列的數(shù)據(jù)個數(shù)，每個數(shù)據(jù)點對應的日期與圖3A、3B 一致，縱坐標為空間電場，單位mV／m；垂直藍虛線為年份的劃分，紫實線為數(shù)據(jù)的趨勢線．圖6A、6B對應成都臺的夜側和日側數(shù)據(jù)結果，圖中橫坐標數(shù)據(jù)點對應日期與圖4A、4B一致．圖5、6中時間序列點數(shù)不一致的原因與補足所有缺失數(shù)據(jù)后各自最多的數(shù)據(jù)點有關，這在第3節(jié)方法中已有說明．

由圖5、6可以看出，去掉附加電場后的電場與衛(wèi)星原始觀測記錄的電場有較為明顯的差別：

（1）去掉附加電場后的電離層電場值非常小，集中在10－1～10－3mV／m 量級，為原始觀測記錄數(shù)據(jù)值的千分之一至萬分之一，可以看出：由于V×B主要產(chǎn)生近直流的附加電場，因此在近直流頻段范圍（0～0．005 Hz），ULF 原始觀測數(shù)據(jù)觀測到的主要是附加電場的結果，因此去掉附加電場后，近直流部分觀測到的空間電場值非常小；

（2）去除附加電場后，日側電場和夜側電場趨勢不再一致，夜側電場Ex和Ey分量均具有比較清晰的季節(jié)性變化趨勢（如圖5、6 中的紫色趨勢線所示），呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定的年變周期，但日側沒有發(fā)現(xiàn)此規(guī)律；

（3）兩個站點所對應空間電場反映的年變趨勢是一致的；

（4）去除附加電場后的觀測值可能更多的反映的是真實的電離層電場的年變趨勢，即與圖5A 所示的結果（紅沙灣地區(qū)）相一致；

（5）原始觀測數(shù)據(jù)中近直流頻段部分可能更多反映的是附加電場的特性，即與基本場的緩慢變化趨勢相一致的特性，因此同一觀測臺站夜側和日側數(shù)據(jù)趨勢十分接近，Ez向則表現(xiàn)出更長的周期特性等，如圖3、4的Ez方向的變化趨勢．

4．2 地電場觀測數(shù)據(jù)分析

地電場結果是將臺站每天地電場觀測資料的日均值組成一個時間序列，如圖7、圖8所示，分別對應紅沙灣地區(qū)的水平地電場三年和垂直地電場兩年半的日均值曲線．縱向三個圖分別是提取夜側20∶00—24∶00時段、日側11∶00—15∶00時段和全天0∶00—24∶00時段的日均值數(shù)據(jù)，日側和夜側時段與衛(wèi)星經(jīng)過臺站上空重訪數(shù)據(jù)的時段一致．橫坐標單位是年份，縱坐標單位統(tǒng)一換算成與空間電場觀測值一致的mV／m．本文挑選出與空基電場觀測數(shù)據(jù)年變規(guī)律最接近的南北長測向數(shù)據(jù)（NSL）．由圖7、8可以看出：除去紅沙灣水平地電場在2009年初因儀器原因造成的數(shù)據(jù)擾亂外（見圖7橢圓標注處），紅沙灣的觀測數(shù)據(jù)無論是水平地電場還是垂直地電場均呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定的年變規(guī)律，數(shù)值大小集中在10－1～10－2mV／m 量級，并且不同時段曲線都具有相同的穩(wěn)定的年趨勢，數(shù)據(jù)大小也一致；水平地電場和垂直地電場的年趨勢不同：水平地電場年中值低，一年的兩側值較高，呈凹陷型；垂直地電場則是前半年值較低，后半年值較高．因此水平和垂直地電場的年周期一致，但是相位不同步．

圖9為成都臺連續(xù)兩年的水平地電場觀測數(shù)據(jù)日均值時間序列曲線，橫軸坐標為年份的劃分，縱軸單位為mV／m．由于成都臺觀測數(shù)據(jù)受干擾較多，根據(jù)臺站實際觀測情況，去除掉明顯干擾后，可以看出：成都臺觀測數(shù)據(jù)的數(shù)量級與紅沙灣臺一致，也是集中在10－1～10－2mV／m 量級；但由于干擾的影響，2010年和2011年的年變趨勢不是特別明顯和一致，排除掉一些明顯的擾動（如圖9橢圓標注處），整體略微能看出年中低兩側高的年變趨勢．

4．3 對比分析討論

衛(wèi)星記錄的電離層ULF 電場原始觀測數(shù)據(jù)近直流部分多為101～102mV／m 量級，地基電場觀測在數(shù)值量級上具有一定的可比性；同時，無論是兩類觀測數(shù)據(jù)的重合年份還是非重合年份，地面觀測的水平地電場與去掉附加電場后電離層電場夜側Ey和Ez方向均呈現(xiàn)出一致的年變趨勢．這種年變趨勢（如圖5、6中的紫色趨勢曲線所示）與余濤、萬衛(wèi)星等研究的關于電離層電場周年變化特征理論“太陽活動低年、地磁活動平靜情況下，中低緯地區(qū)南、北半球（去耦合）電離層電場具有明顯的周年變化特征［41－43］”一致：因為根據(jù)NOAA 空間天氣預測中心（NOAA Space Weather Prediction Center）提供的太陽活動周期表可以看出2006—2009年恰逢太陽活動低年（如圖10）、研究中選擇的數(shù)據(jù)均是Kp＜5時地磁活動平靜期的數(shù)據(jù)，因此可知本文研究的電離層電場是在太陽活動低年、地磁活動平靜情況下的周年變化，與理論分析的條件和結果均一致．但Ex方向沒有表現(xiàn)出明顯的類似的年變趨勢．

去掉附加電場后日側電離層電場的Ex、Ey、Ez三個觀測方向均無明顯的年變規(guī)律，因此未發(fā)現(xiàn)其與地電場相近的年變趨勢．原因可能是：由于日側和夜側太陽活動強弱不同，日側活動性強，對電離層電場的影響較大，所以日側呈現(xiàn)的狀態(tài)更亂；而夜側太陽活動弱，對電離層電場的影響較小，且磁環(huán)境相對比較干凈，所以夜側的趨勢更能反映出電離層電場的變化趨勢，也即是與水平地電場相關性和同步性較好的表現(xiàn)．

但是由于數(shù)據(jù)本身的限制，研究中還存在一些問題，有待進一步的探索和研究：

（1）由于衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)在同一地點觀測時間不連續(xù)性，每16天或者13天才能在近似的同一地點獲取一軌觀測數(shù)據(jù)，因此，空間電場觀測數(shù)據(jù)的年序列有缺數(shù)，對分析和探討衛(wèi)星數(shù)據(jù)的年變化會造成一定的限制．

（2）本文主要基于中低緯度兩個試驗點觀測數(shù)據(jù)進行的分析和研究，是否所有地區(qū)都存在此規(guī)律，是否與經(jīng)緯度有一定的關系等都還需要更多的統(tǒng)計研究來進一步探索．

（3）衛(wèi)星原始觀測數(shù)據(jù)及去掉附加電場后的數(shù)據(jù)三個觀測方向所表現(xiàn)的趨勢均不同，這與衛(wèi)星飛行時切割磁力線的路徑、磁力線方向以及空間地面電場間的傳播途徑有關，由于傳播途徑的復雜性，本文未能對三個方向區(qū)別做出解釋，希望在后續(xù)研究中能夠完成．

（4）地基觀測數(shù)據(jù)有時受場地的干擾較大，若不能很好地分析和剔除這些干擾，則可能無法客觀反映出地電場的實際特征規(guī)律．

5 結 論

本文通過分析空基DEMETER 衛(wèi)星記錄的空間電離層電場觀測數(shù)據(jù)和地基紅沙灣、成都地震臺記錄的地面地電場觀測數(shù)據(jù)，提取了兩類觀測數(shù)據(jù)共有的近直流0～0．005 Hz頻段范圍，并對衛(wèi)星原始觀測數(shù)據(jù)進行了附加電場的去除．通過對紅沙灣和成都臺站上空電離層電場和地面地電場日側和夜側觀測數(shù)據(jù)的綜合分析研究發(fā)現(xiàn)：

（1）DEMETER 衛(wèi)星 記錄的ULF 電場原始 近直流部分（0～0．005 Hz）觀測數(shù)據(jù)特征，主要表現(xiàn)的是衛(wèi)星運行切割磁力線所產(chǎn)生近直流附加電場的特征，其值的數(shù)量級相對空間電場近直流部分較大，其變化也主要是由不同空間位置磁場B的不同而引起．

（2）紅沙灣臺站水平地電場和垂直地電場觀測數(shù)據(jù)干擾都比較少，表現(xiàn)出非常穩(wěn)定的年變趨勢，水平地電場和垂直地電場具有相同的周期性，但是相位有所不同，從兩年的結果來看，垂直地電場的相位超前2～3個月；成都臺地面觀測數(shù)據(jù)擾亂較多，經(jīng)過一定的處理后，其水平地電場能表現(xiàn)出一定的趨勢，但年變規(guī)律不是特別明顯．

（3）去掉衛(wèi)星運行切割磁力線所造成的附加電場后所得的電離層電場與地面記錄的地電場數(shù)據(jù)數(shù)量級相當（0～0．005 Hz頻段范圍內(nèi)），均集中在10－1～10－2mV／m 左右，兩者具有可比性；而且，無論是空間電場與地電場重合年份還是非重合年份，去掉附加電場后夜側Ey（沿衛(wèi)星軌道平面的法線方向）、Ez（沿著衛(wèi)星運行速度的切線方向）向的電離層電場數(shù)據(jù)可看出明顯的年中呈現(xiàn)低值凹陷、兩側值升高突起的凹型年變趨勢，呈現(xiàn)出較為穩(wěn)定的年變周期，這與地電場的年變趨勢一致．電離層電場和地電場在數(shù)量級和年變趨勢上都呈現(xiàn)出明顯的一致性．日側空間電場數(shù)據(jù)則未發(fā)現(xiàn)與地電場數(shù)據(jù)一致的年變趨勢．

（4）根據(jù)不同場源，地電場可劃分為大地電場和自然電場兩大部分，其中大地電場是由地球外部的各種場源在地球表面感應產(chǎn)生的分布于整個地表或較大地域的變化電場；自然電場是地下介質(zhì)由于各種物理、化學作用在地表形成的較為穩(wěn)定的電場［2］．根據(jù)之前的數(shù)據(jù)積累以及本文的研究結果可知，紅沙灣水平和垂直地電場日變化和年變化規(guī)律性強，具有很強的大地電場成分，因此與空間電離層電流體系的變化關系密切，本文所發(fā)現(xiàn)的空基－地基電場觀測結果有較好的一致性，是兩者之間關聯(lián)的證據(jù)之一．成都臺可能存在的干擾使其大地電場成分被淹沒．由兩個臺站的數(shù)據(jù)情況知：空基地基觀測數(shù)據(jù)對比分析方面的研究與地面臺站數(shù)據(jù)的選擇關系密切，應盡可能選擇類似于紅沙灣等觀測環(huán)境較好的地面數(shù)據(jù)才更客觀．

本文針對空基和地基觀測數(shù)據(jù)之間背景變化特征的相關性進行了探索性的分析和總結，這不僅有利于綜合兩種觀測數(shù)據(jù)進行異常信息的提取，而且對我國將來綜合利用衛(wèi)星和地面電磁監(jiān)測數(shù)據(jù)共同用于地震監(jiān)測研究也具有重要的科學意義．

致 謝作者衷心感謝DEMETER 衛(wèi)星首席科學家M．Parrot 教授對本文給予的指導；感謝法國DEMETER 數(shù)據(jù)中心為本文提供的1級觀測數(shù)據(jù)；感謝中國地震局預測研究所同行給予的幫助；感謝審稿專家和編輯部的意見和建議．

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