1、地震-电离层异常现象

电离层是地球高层大气的一个电离区域，距离地面约60至1000公里，从低到高依次分为D层、E层和F层等。由于受到太阳高能辐射、沉降粒子和宇宙射线等辐射源的电离作用，该区域中性大气发生电离生成自由电子、离子和中性粒子等成分。作为日地空间观测中的重要组成部分，电离层特征参量主要包括：电（磁）场、电（离）子密度、电（离）子温度、高能粒子等。

在大地震孕育和发生过程中，孕震区上空电离层特征参量的异常扰动称为地震-电离层异常现象，是地震电磁信号在岩石圈-大气层-电离层通过某种途径传输耦合的结果。1964年3月28日美国阿拉斯加M9.2大地震被首次证实电离层异常扰动与大地震发生存在某种耦合关联，此后地震-电离层异常现象的研究便揭开了序幕。大量研究结果表明，强震（Ms ≥ 5.0）发生前数天至数小时内，孕震区域电离层特征参量可能出现不同程度的异常扰动，表现出明显的地震-电离层异常耦合特征。

2、地震-电离层异常耦合机理

地震-电离层异常耦合机理的研究表明，其异常耦合效应主要分为3类途径：电磁波传播、声重力波传播以及直流电场耦合。其中，电磁波传播模型可通过地面与空间相同频率的电磁辐射变化对比分析电离层扰动；声重力波传播模型多应用于同震、震后以及海啸、台风等大气波动引起的电离层扰动；直流电场耦合模型基于岩石圈-大气层-电离层物质探测，以震前效应为主，能较好地解释临震电离层异常扰动效应。

3、电离层天地一体化异常监测模式

电离层天地一体化异常监测模式包含地基和星基两部分。其中，地基监测属于间接探测范畴，主要包括电离层测高、GPS总电子含量（TEC）、甚低频电波（VLF）等；星基监测基于电磁卫星观测，属于直接探测范畴，主要包括电磁场、原位等离子体、掩星、三频信标等。不同的监测手段具有其独特的优势，同时也存在片面性和局限性，基于电离层天地一体化异常监测模式，深化不同参量之间的耦合关联，实现多源观测数据效益的最大化，才能准确判识临震电离层异常扰动，推动地震-电离层异常耦合机理的发展。

电离层监测技术指标对比

2018年2月2日，中国首颗电磁监测试验卫星（CSES）成功发射，自此我国拥有了首个地震立体监测星基平台，弥补了电离层地面监测的不足。张衡一号卫星（ZH-1）运行在太阳同步轨道，卫星高度507km，运行周期94.6分钟，升降交点为当地时间2时和14时，重访周期5天。卫星搭载了8个科学载荷，主要监测电磁场、等离子体、高能粒子的异常变化。卫星在全球65°N-65°S范围内开展实时监测，部分载荷提供更高采样率的观测数据。ZH-1为全球地震-电离层异常监测分析提供了技术和数据支撑，探索了地震监测预测的新途径，是我国构建天地一体化地震立体监测体系的重要里程碑。

张衡一号卫星主要探测参量信息

4、震例研究

我国地震-电离层异常研究已开展多年，大量震例研究结果表明，临震电离层多参量同步异常扰动特征明显，异常扰动显著出现在震前15天内，震级越大电离层异常持续时间越长。2019年以来四川省地震局针对四川及周边区域地震-电离层异常扰动开展综合分析研究，已建立川滇及周边地区电离层天地一体化异常监测体系。基于此，2022年青海门源Ms6.9、四川马尔康Ms6.0、四川泸定Ms6.9等多次破坏性地震发生前，临震电离层多参量均出现显著的同步异常扰动，地震-电离层异常耦合的局部性、集中性和显著性特征十分明显。

针对地震-电离层异常耦合的探索仍需要大量的震例分析和异常机理研究，积累更多的检测样本和证据支撑，进一步揭示地震-电离层异常耦合的内在规律。随着卫星观测技术的发展，多颗卫星联合的星座监测或将成为未来空间探测的新途径。基于电离层天地一体化立体、多途径监测将有助于提升电离层异常判识能力，多参量异常同步分析可为地震-电离层异常研判及异常机理研究提供技术支持。在电离层天地一体化监测体系框架下搭建地震-电离层异常预测模型，为地震监测预测提供有效的电离层异常研判依据，对于强震频发地区的震情判定具有重要意义，也为地震科学探索、空间灾害监测预警提供新的研究途径和发展方向。

来源: 地震前兆探索