基于互相关和连续小波变换的同震电离层TEC扰动差异分析OA

地震发生时,地壳垂直运动释放的能量会通过声波或重力波等形式传播至电离层高度,引发同震电离层扰动(CID)。全球导航卫星系统总电子含量(GNSS-TEC)观测是研究地震电离层效应的重要手段之一。受震级、震源机制等地震参数,以及震中地形、太阳活动、地磁活动、大气风场等非地震因素的影响,同震电离层效应的TEC扰动(CID-TEC)在扰动模式、形态和时频特性等方面表现出显著的差异性和多样性。在观测数据稀疏的情形下,CID-TEC的准确归类至关重要。本文基于CID-TEC的差异化特征,提出一种基于互相关和连续小波变换的CID-TEC差异分析方法,即通过互相关分析量化不同扰动之间的差异程度,结合小波变换分析刻画CID-TEC的时频特性,实现对CID-TEC的差异分析和扰动归类,并通过三个震例分析加以验证。结果显示:同种传播模式下CID-TEC间的互相关系数远大于不同传播模式下CID-TEC间的互相关系数,表明互相关分析能够定量表征不同CID-TEC之间的差异化程度,定性判断是否属于同类传播模式;连续小波变换提供的时频特征信息能够进一步刻画CID-TEC在时域、频域上的能量分布特征,进而确定激发CID-TEC的声重波频率范围。并将该方法应用于2023年7月16日美国阿拉斯加MW7.2地震的同震电离层扰动研究,在CID-TEC差异分析和归类基础上,剔除由于部分CIDTEC时空(震中距)重叠导致的虚假传播模式,确定了三种声波传播模式及相应的扰动传播速度,分别为741.85,690.29和680.38 m/s,同时判定出了CID-TEC可能的优势传播方向。