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地震、海啸以及火山爆发等固体地球事件均可能引发可探测的电离层扰动。近年来随着GNSS在地学研究中的广泛应用,利用GNSS电离层总电子含量进行同震电离层扰动(Co-seismic Ionospheric Disturbances,CIDs)探测成为研究的热点。本论文旨在系统研究地基GNSS TEC探测CIDs的方法和技术,为利用GNSS观测值进行地震、海啸预警提供理论基础和技术支持。论文从GNSS电离层扰动序列的提取、扰动传播特征分析方法以及测站分布、地震类型和卫星几何条件对CIDs探测影响等方面展开研究。主要工作和结果如下:(1)根据地震海啸中产生的声波、重力波与大气的耦合原理,分析其传播特性,为地震海啸引起的电离层扰动信号探测提供理论支撑。地表破裂以及Rayleigh波传播激发向上传播的声重波,8-10min传播至电离层高度,之后分别以声波和Rayleigh波速度沿水平方向传播;海啸激发的重力波在电离层中引起的扰动的水平传播速度与海啸波一致,但其向上传播至电离层高度大约需要60min,且与海面信号存在10min左右的水平延迟。(2)阐述了利用GNSS数据提取电离层扰动序列的方法以及扰动传播特征分析方法。本文采用Savitzky-Golay滤波法来提取电离层扰动序列,该方法可以较好地保留扰动波形、频率等信息;通过对比几何解析法、二维扰动图、时间-距离图以及频谱分析图等扰动传播分析,发现各方法在实时处理、测站分布等方面各有利弊,在对实例进行分析时需要结合四种方法综合进行分析。(3)采用全球范围内四个地震实例,针对测站分布情况不同(密集或稀疏),采用不同的分析方法,较为全面地对其激发的CIDs的传播特征(波形、到时、传播方向、速度、频率等)进行分析,证明在地震发生后,电离层中会出现由不同扰动源激发的不同类型的扰动,传播特征各异。(4)对比分析四个震例的地震类型(逆冲型、走滑型或复合型),通过逆冲型或复合型地震(产生垂直位移)均激发了可探测的CIDs,而走滑型地震(仅产生水平位移)不能激发可探测的CIDs,进一步验证CIDs是由垂直位移引起的;分析了卫星射线路径不同对CIDs探测的影响,当视线仅穿过正(负)能量区时,幅值较大易于探测,当视线等长穿过正负能量区时,幅值较小影响信号正确识别。