震前电离层发生异常已经被众多震例所证实，震前电离层异常监测有望成为短临地震预测的有效方法之一。本文基于FDTD(时域有限差分法)方法建立了三维地球电离层波导系统模型，分析了该谐振腔电磁波的传播特性。通过引入实际雷暴源和已观测的震例分析了震前地—电离层的耦合机理。本文首先采用FDTD方法推导了三维球坐标下的电磁波传播迭代方程，推导了南北极点不连续点的迭代方程。在建立一般模型的基础上引入了地球上的三个雷暴源，仿真了舒曼谐振波的传播特性。针对有损耗和无损耗的情况分别进行了仿真分析。仿真结果表明，在无损耗的情形下舒曼谐振波的谐振频率一阶是10.6Hz、二阶18.4Hz、三阶26Hz、四阶33.5Hz以及五阶41.1Hz。在实际情况下由于地球表面和电离层之间是有损耗的，所以本文把现有观测的电导率引入到模型中，分析了有损耗情形下舒曼谐振的特征频率，该特征频率表明一阶是7.8Hz、二阶14Hz、三阶20.2Hz、四阶26.5Hz以及五阶32.5Hz，这些值同实际观测的相一致。结果表明地球电离层电导率对谐振频率有很大影响。在上述模型的基础上本文对舒曼谐振波的传播特性进行了分析，主要讨论了舒曼波的干涉特性。通过计算各阶舒曼波的品质因数进而计算每一阶舒曼的趋肤深度。通过计算的品质因数修正了讨论干涉时各个阶对应的星球半径。在讨论干涉的基础上本文对电磁波的绕地球传播的绕射也进行了分析，结果表明电磁波在地球电离层传播过程中确实存在绕射的情形，其中绕射的结果就是直达波和绕射波在接收点发发生干涉。电磁波在绕地球传播过程中还会在过球对称点相位发生90度跳变现象。绕射和过球对称点相位翻转以及直达波和绕射波的球面距离决定了干涉的效果，直接影响了谐振腔的谐振频率谱峰。在讨论了干涉的前提下本文引入了实际的雷暴源和已有的地震震例并且根据东西半球的不对称性引入了不对称电导率模型。在震源附近通过引入电离层不规则体的方法仿真了震前舒曼谐振异常的情形。仿真结果同日本观测台湾的震前舒曼谐振异常相一致，其中异常表征为舒曼波谐振频率发生偏移谐振强度改变的特点。但是哪一阶谐振频率发生变化取决于源、干扰以及接收点的相对位置。