【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及粒子通量空间尺度评估，特别涉及一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法与系统。
技术介绍
1、地震产生的宽频波动在近地空间中传播，进入到电离层和磁层，由于磁层高能粒子的特殊运动形态，电磁扰动和高能粒子将会发生波粒相互作用导致高能粒子运动形态发生变化。
2、地震与高能粒子相关性研究最早始于上世纪80年代，1987年voronov等人首次分析了salut-7卫星实验数据，得出近地空间的高能带电粒子暴与地震活动之间的存在时间关联，随后aleshina等通过分析intercosmos-bulgaris-1300、meteor-3、salyut-7以及mir等卫星的观测数据，观测到了地震活动中的空间高能带电粒子暴,通过分析性证实了高能粒子与地震活动在时间和空间上的关联性，但是由于其分析中使用的是磁壳指数l，因此其关注的更多是在纬度方向上的空间异常；为了进一步弄清地面电磁波动对高能粒子的作用，建立地震电磁扰动对高能粒子影响的物理机理，李新乔等研究了地面人工源对近地空间高能粒子沉降的影响，通过理论计算发现，地震引起的宽频段电磁辐射，在从震源向地表传播过程中，其高频部分几乎吸收殆尽，在能够到达地表的低频部分电磁辐射中，只有频率10-20hz以下ulf频段电磁波能够穿透大气层并被卫星观测到，杨少峰等在1996年11月19日新疆和田7.1级地震期间观测到了ulf波动，赵庶凡通过研究表明，电磁波动频率越低，坡印廷能流密度越大，说明地震辐射的低频电磁波更容易传到卫星高度被接收。
3、张振霞等研究了由vl
4、由于地震电磁辐射的宽谱特征，理论上高能粒子(电子和质子)的不同运动形态将会与不同频率的地震电磁扰动产生波粒共振相互作用，导致粒子运动形态发生改变(能量、投掷角改变甚至导致高能粒子沉降)。
5、表1磁层高能粒子典型运动形态和对应的时间尺度
6、
7、目前针对震前高能粒子通量异常的研究方法主要集中在夜侧电子通量异常的分析上，其存在的主要缺点为：第一高能粒子种类局限于电子，针对质子的分析相对较少；第二针对地震(震前、同震以及震后)的高能粒子通量异常的分析目前主要局限于卫星的观测分析；第三由于缺乏明确的理论依据以及数值模拟的分析，导致目前的方法存在很大程度的不确定性，尤其是针对同一地震事件的分析，存在不同人不同结果的情况，或者针对不同地震分析各说各话，没有统一的分析标准和依据，由于无法形成一个统计性的分析结论，导致实际应用效果不佳；第四仅有的理论方面的分析局限于使用绝热不变量的fokkerplanck方程扩散系数，其空间位置使用磁壳指数l作为自变量，由于磁壳指数对应空间位置属于一对多的属性，导致无法对应准确的经纬度以及高度等，同时理论研究往往局限于特定范围的频率引起的扩散，对地震的宽频电磁扰动往往不能兼顾。
8、鉴于以上在实际应用方面存在的缺点和不足，我们提出了一种震前高能粒子通量异常空间尺度的评估方法，从理论上进行可靠性的分析，同时从数值模拟和卫星实际观测方面联合对比分析，找到依据。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于，为解决现有使用卫星观测数据确定震前高能粒子的通量异常、无法有效确定其异常的空间尺度的问题，旨在提出一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法与系统，以解决上述
技术介绍
中存在的问题。
2、为了实现上述技术目的，本专利技术采用如下的技术方案：
3、本专利技术公开的第一方面的技术方案为：一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法，包括以下步骤：
4、步骤1：以不同频率的电磁扰动形式，建立地震引起的电磁波扰动模型；
5、步骤2：基于电磁波扰动模型与近地空间高能粒子的运动矢量，建立近地空间高能粒子运动模型；
6、步骤3：利用近地空间高能粒子运动模型，对地震引起的不同频率电磁扰动的高能粒子形态变化进行统计，得到震前的高能粒子通量变化的空间尺度及其空间异常分布形态的结果。
7、作为上述方案的进一步优选实施方式，步骤1中，不同频率的电磁扰动形式包括低频ulf波动、elf和vlf电磁扰动。
8、作为上述方案的进一步优选实施方式，步骤2中，建立近地空间高能粒子运动模型的步骤包括：
9、步骤11：通过电磁波扰动模型计算高能粒子相空间的投掷角和位置空间项扩散系数；
10、步骤12：由投掷角计算扩散系数对应的平均时间尺度；
11、步骤13：计算近地空间高能粒子由磁场梯度和曲率引起的漂移速度；
12、步骤14：计算平均时间尺度与漂移速度的乘积，得到高能粒子在不同方向上的运动矢量，并计算运动矢量在经度方向和纬度方向对应的分量，得到高能粒子沉降空间尺度信息；
13、步骤15：以高能粒子沉降空间尺度信息建立近地空间高能粒子运动模型。
14、基于上述技术方案，进一步地，通过电磁波扰动模型计算高能粒子位置空间项扩散系数包括：
15、步骤111：将vlasov方程转换到位置和动量相空间(ξ(i＝1,2,...6)＝x,y,z,p,μ,φ)，得到磁层高能粒子分布函数f，表达式为：
16、
17、其中：p为粒子动量，s表示粒子源；
18、粒子的相空间时间变化率表示为：
19、
20、其中：表示由背景场引起的未扰动相空间自变量时间变化率，表示由扰动场引起的相空间自变量时间变化率:；
21、步骤112：通过准线性理论将上述vlasov方程转换成fokker planck方程，fokkerplanck方程如下：
22、
23、
24、其中：为扩散系数。
25、作为上述方案的进一步优选实施方式，步骤3中，得到震前的高能粒子通量变化的空间尺度及其空间异常分布形态的结果具体为：
26、使用蒙特卡洛方法，模拟大量高能粒子的运动形态，得到粒子在扰动场存在和不存在状态下高能粒子不同的形态，通过对高能粒子形态对比分析，得到高能粒子通量变化的空间尺度及其空间异常分布形态，从而评估震前高能粒子通量的异常空间尺度。
27、本专利技术公开的第二方面的技术方案为：一种评估系统，用于评估强震前近地空间高能粒子通量的异常空间尺度，包括：
28、模型构建模块，包含子模块一和子模块二，分别用于构建地震引起的电磁本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法，其特征在于，步骤1中，不同频率的电磁扰动形式包括低频ULF波动、ELF和VLF电磁扰动。
3.根据权利要求2所述的一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法，其特征在于，步骤2中，建立近地空间高能粒子运动模型的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法，其特征在于，通过电磁波扰动模型计算高能粒子位置空间项扩散系数包括：
5.根据权利要求4所述的一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法，其特征在于，步骤3中，得到震前的高能粒子通量变化的空间尺度及其空间异常分布形态的结果具体为：
6.一种评估系统，其特征在于，用于评估如权利要求1-5中任一项所述的强震前近地空间高能粒子通量的异常空间尺度，其包括：
7.根据权利要求6所述的一种评估系统，其特征在于，子模块二包括时间尺度单元、漂移速度单元
8.一种电子设备，包括处理器和存储器，其特征在于，存储器上存储有计算机指令，处理器用于运行存储器上存储的计算机指令，以实现如权利要求1-5中任一项所述的一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法的步骤。
9.一种存储有计算机指令的计算机可读存储介质，其特征在于，计算机指令用于使计算机执行如权利要求1-5中任一项所述的一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法，其特征在于，步骤1中，不同频率的电磁扰动形式包括低频ulf波动、elf和vlf电磁扰动。
3.根据权利要求2所述的一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法，其特征在于，步骤2中，建立近地空间高能粒子运动模型的步骤包括：
4.根据权利要求3所述的一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法，其特征在于，通过电磁波扰动模型计算高能粒子位置空间项扩散系数包括：
5.根据权利要求4所述的一种强震前近地空间高能粒子通量异常空间尺度的评估方法，其特征在于，步骤3中，得到震前的高能粒子通量变化的空...
【专利技术属性】
技术研发人员：楚伟，泽仁志玛，许嵩，崔静，张振霞，
申请(专利权)人：应急管理部国家自然灾害防治研究院，
类型：发明
国别省市：
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