用于监测磁层中粒子沉积的方法和系统技术方案

一种用于监测磁层粒子沉积的方法(100)包括以下步骤：通过安装在轨道(2)中的至少一个卫星载具(1)上的至少一个粒子探测器(10)检测(101)带电磁层粒子，从而将检测到的粒子与相应的检测数据相关联；处理(102)检测数据，以将相应的动能估计值或动能测量值与检测到的磁层粒子相关联；获取与在一时间段内检测到的带电粒子的数量有关的第一计数值NH(104)，该第一计数值与包括在第一能量范围内的相对较高的动能估计值或动能测量值相关联；获取与在所述时间段内检测到的带电粒子的数量相关的第二计数值NL，该第二计数值NL与包括在第二能量范围内的相对较低的动能估计值或动能测量值相关联；检测第二计数值NL相对于第一计数值N

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于监测磁层中粒子沉积的方法和系统


[0001]本专利技术涉及用于监测空间中粒子的卫星系统的
，特别是用于获取和处理与粒子的活动相关的数据的卫星系统的
具体地，本专利技术涉及一种用于监测磁层中粒子沉积的方法和系统，这可以使用粒子探测器来实施。例如，这种方法和这种监测系统可被用于为震前活动识别可能的活动区域，并为与地震相关的潜在活动提供警报。该监测系统和方法一般可用于监测由地表现象引起的地球磁层的电磁扰动。
现有技术
[0002]以高且可靠的统计显著性来论证一种用于将通过当前技术可检测的物理信号与地震相关联的方法，是一种难以解决的问题。过去的几十年间的先前尝试涉及了受强烈地震活动影响的多个国家的几个研究小组，这些研究小组包括意大利、希腊、美国、日本和中国的小组。所使用的方法涉及了地面测量，并且最近涉及了使用空间仪器进行的测量。
[0003]已经报道了几起具有特殊性质的电磁信号异常发射的案例，该异常发射与高能地震(即特别高强度的地震)在时间和空间上一致。这些结果尽管有趣，但只限于确定地震与地面或空间测量之间的偶然证据。其原因有很多：缺乏对这类影响在足够长的时间段(数年)内的系统研究、结果重现性问题、影响测量过程的高背景噪声、薄弱的总体统计证据。到目前为止，没有任何已获得的相关尝试得到了对这些结果出现概率的统计上非常显著的试验后确定的支持。
[0004]自20世纪80年代末以来，一直在进行特殊磁层粒子事件与地震之间的可能的相关性的研究。关于这个主题的第一批工作成果由A.M.加尔珀(Galper,A.M.)等人在1989年作出，例如，如描述在：
[0005]‑
S.Yu.亚历山德林、A.M.加尔珀、L.A.格里尚采娃、S.V.科尔达绍夫、L.V.马斯连尼科夫、A.M.穆拉绍夫、P.皮科扎、V.斯格里尼亚、S.A.沃隆诺夫，于2003年在《地球物理学年鉴》第21期、第597
‑
602页发表的“在近地空间中的高能带电粒子爆发作为地震前兆”(Aleksandrin,S.Yu.；Galper,A.M.；Grishantzeva,L.A.；Koldashov,S.V.；Maslennikov,L.V.；Murashov,A.M.；Picozza,P.；Sgrigna,V.；Voronov,S.A.,“High
‑
energy charged particle bursts in the near
‑
Earth space as earthquake precursors”,Annales Geophysicae,21,597
‑
602(2003))；和
[0006]‑
A.M.加尔珀等人于1989年在《宇宙研究》第27期、第789
‑
792页发表的“辐射带中高能带电粒子的通量与地球地震活动的关系”(Galper,A.M.,et al.,“Connection of the fluxes of charged particles of high energy in radiation belt with the Earth seismicity”,Cosmic Research,27,789
‑
792(1989))。
[0007]在这些研究中，试图研究一种用于获取地震事件与电磁扰动之间的相关性的方法。加尔珀等人的方法基于：
[0008]‑
磁层和岩石圈耦合模型，该磁层和岩石圈耦合模型基于沿磁性L
‑
壳层(L
‑
shell)(定义为按以地表射线为单位的距离识别的场力线，此处，磁场线与地球磁层的赤道平面相
交)传播的电磁波的传播，以及基于这些波与被困在L壳层中的粒子的相互作用(导致粒子沉积的现象)；
[0009]‑
具有震级(以MMS(矩震级)标度)M≥5(这是一个相当低的值，并因此导致磁层粒子沉积与地震之间的低统计显著性的相关性)的地震的选择；
[0010]‑
基于由波粒共振产生的高能粒子的增加或爆发而进行的粒子沉积识别。这些粒子沉积是由具有用于检测磁层粒子的合适设备的卫星来观测的；
[0011]‑
磁层粒子的沉积与地震事件之间的时间相关性，该时间相关性基于磁层粒子沉积与发生在相同L壳层上在较窄范围内的地震事件之间的时间差。
[0012]然而，由于所选择的方法和所选择的地震群体(其震级过低)，从统计学的角度来看，上述研究的结果是微小的。近年来，自这些第一批尝试以来，还没有实质性的改进。
[0013]例如，由S.普利内茨和K.博亚尔丘克中的普利内茨和博亚尔丘克著的、斯普林格于2004年出版的《地震的电离层前兆》(Pulinets&Boyarchuk in Pulinets,S.&Boyarchuk,K.,“Ionospheric Precursors of Earthquakes”,Springer(2004))给出了上述方法的一般描述。在本出版物中，致力于磁层粒子沉积的检测的章节基于加尔珀等人的前述文章。
[0014]在M.早川著的《使用无线电技术的地震预测》(新加坡，约翰
·
威利父子出版公司，2015年)(Hayakawa M.,“Earthquake Prediction with Radio Techniques”,(Singapore,John Wiley&Sons,2015))中，可以找到可能与地震相关联的电磁波的可靠的描述。在本出版物和另一些出版物中：
[0015]‑
M.早川、T.吉野和V.A.莫尔古诺夫、于1993年在《地球和行星内部物理学》第77期、第97
‑
108页发表的“关于地震活动对低纬度磁层哨声传播的可能影响”(Hayakawa,M.,Yoshino,T.&Morgounov,V.A.,“On the possible influence of seismic activity on the propagation of magnetospheric whistlers at low latitudes”,Phys.Earth and Planet.Interiors,77,97
‑
108(1993))；
[0016]‑
M.早川、Y.保原、K.太田和K.服部于2011年在《地震科学》第24期第6部分、第523
‑
534页发表的“与地震相关联的超低频磁干扰”(Hayakawa,M.,Hobara,Y.,Ohta,K.,&Hattori,K.,“The ultra
‑
low frequency magnetic disturbances associated with earthquakes”,Earthquake Sci.,24(6),523...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于监测磁层粒子沉积的方法(100)，包括以下步骤：
‑
通过至少一个粒子探测器(10)检测(101)带电磁层粒子，从而将检测到的所述粒子与相应的检测数据相关联，所述至少一个粒子探测器安装在轨道(2)中的至少一个卫星载具(1)上；
‑
处理(102)所述检测数据，以将相应的动能估计值或动能测量值与检测到的所述磁层粒子相关联；
‑
获取与在一时间段内检测到的带电粒子的数量相关的第一计数值N
H
(104)，所述第一计数值N
H
与包括在第一能量范围内的相对较高的动能估计值或动能测量值相关联；
‑
获取与在所述时间段内检测到的带电粒子的数量相关的第二计数值N
L
(105)，所述第二计数值N
L
与包括在第二能量范围内的相对较低的动能估计值或动能测量值相关联；
‑
检测所述第二计数值N
L
相对于所述第一计数值N
H
的相对变化值(106)；
‑
确定(110)在前述时间段内发生了磁层中粒子沉积的脉冲事件
‑
MPP事件
‑
将前述变化值与一阈值进行比较；
‑
向所述MPP事件分配(109)所述MPP事件发生的地磁经度和时间；
‑
定义(110)一组或多组MPP事件，每组MPP事件包括在一时间范围内、在同一地磁经度处或在相对接近的地磁经度处发生的MPP事件；
‑
基于包括在一组MPP事件中的MPP事件的数量和/或基于在所述检测步骤(109)中发现的相关联的所述变化值，将所述组MPP事件识别(111)为地表起源活动的指示，所述地表起源活动例如为震前活动或地震活动。2.根据权利要求1所述的方法(100)，包括：生成(112)震前活动警报或地震活动警报的步骤。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法(100)，其中，所述检测相对变化值(106)的步骤包括：计算所述第一计数值N
H
与所述第二计数值N
L

【专利技术属性】
技术研发人员：安德烈亚，
申请(专利权)人：意大利太空总署，
类型：发明
国别省市：