【科技創新】電離層精細結構反演技術及地震應用

電離層是地球高層大氣的一個電離區域，受太陽高能輻射及宇宙線的激勵產生自由電子和正負離子，處于部分電離或完全電離的狀態，有著復雜的時空變化，既包含由太陽活動性控制的氣候學變化，也包括外部能量在短時間內注入所引起的擾動行為。開展電離層結構反演技術的研發及其時空演化特征分析，是我國應對新的太陽活動周期和地震大形勢變化，有效防范空間天氣和地震災害的迫切需求，對保障我國經濟社會發展和國家安全具有重要意義。

　　中國地震局地震預測研究所等單位綜合利用地基磁場、地基電離層、掩星、衛星原位探測等多種觀測數據，發展了電離層電磁結構的正反演技術，包括神經網絡反演技術、氣候學模式計算技術及電離層電導率正演計算技術等，搭建形成高精度的電離層等效電流體系、電導率結構、電離層特征參量氣候學經驗模式及中國區域電離層預測模型，獲得了全球上空電離層等效電流體系結構及其逐日和逐時變化、電離層電導率實時圖像、不同高度電離層特征參量氣候學時空演化等。通過正反演擬合建立電離層結構演化特征與空間天氣活動指數之間的關聯，為空間天氣預警技術的發展提供基礎數據和空間電離層響應模型。

　　通過研究電離層背景的演化過程，針對多個強震開展了地震監測應用研究，為進一步優化電離層背景參數,提取可靠的異常擾動信息提供了技術支撐。同時,正反演模型的搭建，為建立地基和空基電離層擾動的傳播耦合過程奠定了堅實的理論基礎，為深化圈層耦合機理模型,尤其是電磁波傳播模型,提供了更為可靠的電離層特征參量數據和約束條件，在空間天氣監測和地震監測應用中發揮了重要作用。

　　（該研究成果獲得2021年度防震減災科學成果獎二等獎）