强震前后空间电磁场时空演化特征

钱 庚 泽仁志玛 张学民 申旭辉

1) 中国北京100036中国地震局地震预测研究所2) 中国北京100085中国地震局地壳应力研究所



强震前后空间电磁场时空演化特征

钱 庚1)，泽仁志玛1)张学民1)申旭辉2)

1) 中国北京100036中国地震局地震预测研究所2) 中国北京100085中国地震局地壳应力研究所

本文利用DEMETER卫星观测到的电磁场数据， 统计分析了2005—2009年全球MS≥7.0强震前后空间电磁场的时空演化特征． 在震中上空±10°范围内， 使用震前90天至震后30天的5年同期观测到的电磁场极低频/甚低频(370—897 Hz)功率谱密度数据构建了稳定的背景场观测模型， 提取了震中上空的空间电磁场相对于背景场的扰度幅度， 并统计分析了强震前后空间电磁场的时空演化特征． 统计结果显示： 45次MS≥7.0强震中， 35次强震在地震发生前后磁场最大扰动幅度超过2.2倍标准差， 39次强震的电场最大扰动幅度超过2倍标准差； 最大的电磁扰动主要出现在震中±4°—±10°范围内． 另外， 震中上空的电磁场扰动幅度时序变化表现为3种不同类型的扰动特征， 且震前出现电磁异常的强震震中位置的分布特征与纬度存在一定关系； 而随机选择的非震区上空空间电磁场的扰动幅度则比较小， 未呈现出明显的特征．

强震 电磁场 背景场模型 时空演化 统计分析

引言

全球每年发生多次M≥7强震， 给人类带来了巨大的灾难和损失， 如2008年5月12日汶川MS8.0地震， 2010年玉树MS7.1地震， 2011年日本MS9.0大地震． 但是地震监测预报作为当今世界科学难题， 目前还不能达到准确预报预测地震的水准． 所幸近年来随着电磁观测技术的发展， 非力学的电磁学方法为实现地震短临预报带来了希望． 大量的地基电磁观测(钱家栋， 1993; 丁鉴海等， 2008)和模拟实验研究(Huang， Ikeya， 1998)结果均已表明， 在地震孕育发生过程中， 地震电磁前兆信号会出现在较宽频段上(黄清华， 2005)， 尤其在极低频/甚低频上更容易出现明显的地震电磁短临变化．

自2004年6月29日法国发射世界上第一颗专门用于地震监测的电磁卫星以来， 地震空间电磁研究得到了飞速发展， 已发现了大量的地震电磁短临异常现象． Molchanov等(2006)利用DEMETER观测到的电场数据， 采用信噪比方法分析了2004年12月26日苏门答腊MS9.0地震， 结果显示震中2500 km范围内人工源甚低频电场信号在震前55—11天内明显减弱； 张学民等(2009)对汶川地震前甚低频电场频谱值变化特征进行了研究， 其结果表明， 在空间天气平静的5月6—10日， 震中纬度上的电场能量多处可达或超过其背景场能量的3倍均方差．

为更准确客观地了解地震所引起的空间电磁异常现象， 研究人员对大量地震进行了统计分析. 例如： Němec等(2009)通过对2004—2008年5500次M≥5.0地震的电场垂直分量(Ez)进行分析的结果显示， 在震中±3°区域内， 甚低频(1.7 kHz±200 Hz)电场强度在震前0—4小时内降低至3倍标准差， 且该异常位于震中以西2°； 泽仁志玛等(2012)利用背景场观测模型方法提取了2005—2009年北半球26次MS≥7.0地震的空间磁场扰动特征， 结果显示77%的地震在震前30天内变化磁场相对于背景场的扰动幅度超过3倍标准差．

泽仁志玛等(2012)仅研究了北半球地震前后的磁场扰动特征， 本文拟在其基础上， 将研究区域扩大至全球范围， 并补充电场观测数据， 采用泽仁志玛等(2012)所用方法， 对研究时段选取划分及数值计算作一定调整， 统计研究2005—2009年MS≥7.0强震的空间电磁扰动情况， 以揭示磁场、 电场以及电磁场在地震前后的演化特征． 此外， 还将进一步获取强震前后电磁场的变化规律， 使本文研究结果更加充分可靠．

1 研究区域与数据选取

DEMETER为太阳同步轨道卫星， 于2004年6月29日—2010年12月9日在轨运行， 其轨道高度为710 km(后降为660 km)， 轨道倾角为98.3°(Cussacetal， 2006)． DEMETER卫星携带了多个探测载荷， 其中电场探测仪(instrument champ electrique， 简写为ICE)用于测量直流至3.175 MHz的电场(Berthelieretal， 2006)， 感应式磁力仪 (instrument of magnetic search coil， 简写为IMSC)用于观测19.5 Hz—20 kHz频段的变化磁场(Parrotetal， 2006)．

1.1 研究区域选取

根据Dobrovolsky等(1979)提出的岩石圈孕震区范围经验公式

(1)

可以估算出岩石圈孕震区的大小． 式中M表示地震震级，ρ表示孕震区长度， 单位为km． 由于本文研究的地震均为MS≥7， 根据式(1)计算得到孕震区长度为1023 km以上， 相当于震中±5°的范围． 根据Pulinets和Boyarchuk(2004)对地震引发的电磁波向电离层传播机制的研究可知， 岩石圈激发的电磁波从地表沿磁力线传播至电离层进而引起电离层的扰动， 并且地震电磁扰动信号传播至电离层可能发生偏移， 最大偏移量可超过10°， 故本文将研究区域的范围扩大至震中±10°的范围．

1.2 数据

卫星在轨运行期间载荷工作时会因微弱电流的产生而产生变化磁场， 从而引起低频电磁扰动， 这使得物理观测数据内含有一定的背景噪声． 曹晋滨等(2009)和Zeren等(2012)对电磁卫星噪声水平的分析研究显示， 200 Hz以下的电磁信号受卫星本体影响较大， 且有较强的背景噪声． Zeren等(2012)针对DEMETER卫星噪声水平的测试结果表明， 变化磁场观测数据在极低频/甚低频(370—897 Hz)频段的背景噪声较弱， 较有利于提取地震前兆信号， 故本文选取DEMETER卫星的电磁场极低频/甚低频(370—897 Hz)观测数据用于地震异常研究．

首先根据DEMETER卫星的辅助数据文件， 剔除卫星记录有误的轨道以及在卫星姿态控制、 载荷开关等事件期间的数据， 以期最大限度地消除人工干扰． 其次， 由于太阳的作用， 电离层在白天呈现非常复杂的变化， 会对地震信息的提取造成影响. 为了尽量减少地磁场活动带来的扰动， 本文仅考虑DEMETER卫星2005—2009年在空间天气平静时期IMSC和ICE在夜间的观测数据． 选取数据时， 设定地磁指数Dst≤-30 nT，KP≥3，AE≥200 nT的数据不参与计算．

2 研究方法

2.1 背景场与扰动幅度建立

在泽仁志玛等(2012)对2005—2009年北半球MS≥7.0地震前后的磁场扰动特征统计分析的基础上， 本文对研究时段选取划分及数值计算进行了一定调整， 将进一步对全球发生的地震进行研究， 并补充电场的研究结果． 此处以南半球2006年2月22日发生的莫桑比克MS7.6地震为例， 说明本文的研究过程．

构建震中上空背景场观测模型的步骤如下. 选取震中(20.87°S， 33.1°E)经纬度±10°的区域(10.87°S—30.87°S， 23.1°E—43.1°E)， 以2°为步长， 构建10°×10°网格， 并以震前90天至震后30天(2005年11月24日—2006年3月24日)的时段为例介绍计算过程． 首先根据2005—2009年DEMETER卫星5年同时段的磁场极低频/甚低频(370—897 Hz)的功率谱密度(power spectral density， 简写为PSD)数据， 计算每个网格的中值和标准方差， 从而得到背景中值矩阵β (如图1a)和背景标准方差矩阵σ(如图1b)； 其次， 利用地震当年震前90—60天(2005年11月24日—12月24日)的磁场功率谱密度数据， 计算出该时段的中值矩阵α(如图1c)； 最后， 根据扰动幅度提取公式计算出相对于背景场的扰动幅度θ(图1d)． 式(2)表示在某个特定时段内的空间变化磁场相对于其观测背景场偏离标准方差的倍数， 即相对于背景场的扰动幅度． 由于计算所得的矩阵θ是在背景场的基础上进行了归一化处理， 因此可信度更高．

(2)

图1 莫桑比克MS7.6地震震中±10°范围内磁场扰动幅度矩阵θ的构建过程(a) 利用5年(2005—2009年)同期(11月24日—3月24日)震前90天至震后30天的变化磁场功率谱密度数据构建的背景场中值矩阵β； (b) 由5年(2005—2009年)同期震前90天至震后30天的变化磁场功率谱密度数据构建的背景场标准方差矩阵σ； (c) 由2005年11月24日—12月24日的磁场功率谱密度数据构建的中值矩阵α； (d) 根据式(2)计算所得的矩阵θ

从图1中背景场观测模型的构建及扰动幅度的提取过程可以看出： 背景场强度相对平静(图1a)， 其变化范围为10-8.1—10-7.8nT2/Hz； 背景场标准方差值稳定在100.43—100.58nT2/Hz(图1b)； 地震时段的矩阵α则表现出一定的变化(图1c)， 为10-8.3—10-7.5nT2/Hz； 磁场相对于背景场的扰动幅度显示出相对平静的状态(图1d)， 矩阵θ中的参数值保持在0.8—1， 因此在背景场扰动幅度基础上所获得的研究结果将更加客观．

2.2 时间序列分析

为了更深入地研究震前90天至震后30天的电磁场扰动时序变化特征， 本文将研究时段每隔15天计算一次扰动幅度矩阵θ值， 然后利用定量分析方法， 计算出每个时段的最大扰动幅度|θ|max和平均扰动幅度|θ|avg， 进而得到电磁场扰动的时间序列变化特征．

3 震例分析

利用上述方法， 本文对2006年2月22日莫桑比克MS7.6地震前后空间电磁场的时空演化特征进行了分析． 选取震前90天至震后30天(2005年11月24日—2006年3月24日)为研究时段， 将其划分为6个时段， 即震前90—60天、 震前60—30天、 震前30—15天、 震前15天—地震当天、 地震当天—震后15天、 震后15—30天， 分别计算出各时段震中上空±10°的电磁场背景观测模型矩阵β和σ， 及其相应的α矩阵， 并利用式(2)求取相应的θ矩阵， 结果分别如图2和图3所示．

图2 2006年莫桑比克MS7.6地震前后极低频/甚低频(370—897Hz)磁场(θ矩阵)时空演化特征

图2给出了2005年11月24日—2006年3月24日莫桑比克地震震中上空的变化磁场在极低频/甚低频(370—897Hz)相对于背景观测模型的时空演化特征． 可以看出： 该地震前90—30天的磁场扰动幅度较为平静， θ矩阵中的所有元素值保持在0.8—1.3， 未发现较大幅度的扰动(图2a， b)； 震前30—15天内， 磁场扰动幅度略有增强， 可达1.8， 表现为震中及其西侧的轻微扰动(图2c)； 震前15天至地震当天， 震中以北地区的磁场扰动幅度逐渐加强， 并在研究区东北角出现一处变化磁场的强烈扰动， 其幅度可达3.9σ(图2d)； 震后15天内， 磁场扰动幅度开始回落， θ矩阵的所有元素值最大值为1.9(图2e)， 震后15—30天内， 磁场强度继续下降至1.6σ(图2f)．

图3给出了莫桑比克地震前后的空间电场时空演化特征． 与图2所示的地震期间变化磁场的演化特征相比较， 电场的变化则相对稳定， 仅震前15天至地震当天(图3d)和震后15天内(图3e)的θ值分别可达2.5和-2.3， 超过2σ， 其余时段的θ值均为0.9—1.5， 未超过2σ．

为更清晰地提取莫桑比克地震的电磁场异常扰动， 本文利用定量方法进行时间序列分析． 具体做法如下： 对于研究时段2005年11月24日—2006年3月24日内的磁场与电场数据， 每隔15天计算得到1个θ矩阵并取其所有元素的绝对值|θ|， 以此计算出各个时段电磁场的最大扰动值|θ|max和平均扰动值|θ|avg． 由于|θ|进行了归一化处理， 因此可以将磁场与电场的|θ|max值和|θ|avg值分别求取二者的平均值， 进而得到地震前后电磁场偏离背景场的方差倍数， 即电磁场扰动．

图3 2006年莫桑比克地震前后空间电场(θ矩阵)的时空演化特征

图4分别给出了磁场、 电场的|θ|max值及|θ|avg值以及电磁场的扰动幅度在地震期间的时序变化特征． 从图4a可以看出， 震前90—15天内磁场扰动幅度较弱， 均低于2σ， 而在震前15天内磁场扰动幅度突然增强至2.2σ以上， 可达3.9， 并在此过程中发震， 震后磁场扰动幅度则回落至较弱状态． 从图4b可以看出： 震前90—15天内电场变化平稳， 均低于2σ， 至震前15天内扰动幅度高于2σ， 增强至2.5， 地震在此期间发生， 震后电场扰动幅度持续下降． 由图4c可以看出， 电磁场扰动曲线变化形态整体上与磁场极为相似， 表现为震前15天内的明显异常扰动， |θ|max达到3.2σ， 其它时段扰动则相对平静．

图4 2005年11月24日—2006年3月24日最大扰动幅度|θ|max与平均扰动幅度|θ|avg的时序变化特征. (a) 磁场扰动； (b) 电场扰动； (c) 电磁场扰动

4 统计研究

由于单次地震的异常现象具有较大的随机性， 不足以证明地震异常的客观规律， 因此本文对2005—2009年全球发生的MS≥7.0强震进行统计分析， 以期获取规律性认识． 利用DEMETER卫星在轨运行期间积累的数据资料， 结合上述方法进行统计研究． 采用国家地震科学数据共享中心(2015)提供的地震目录， 选取MS≥7.0且震源深度小于40 km的强震， 共得到50条地震信息， 但由于某些研究时段内没有观测数据， 最终选取45次(北半球27次， 南半球18次)地震用于统计分析．

4.1 强震前后空间电磁场的时空演化特征

对所选定的45次地震， 将每次地震的研究时段划分为以下6个时段进行时空演化特征研究： 震前90—60天、 震前60—30天、 震前30—15天、 震前15天至地震当天、 地震当天至震后15天、 震后15—30天． 首先分别计算出每次地震的背景场中值矩阵β和标准方差矩阵σ， 并计算出上述6个时段内的α矩阵， 然后利用式(2)计算出每个时段的θ值． 其次采用图2和图3的方法， 绘制出每次地震在上述6个时段内的θ值分布图， 逐一分析每次地震的θ值分布图． 结果显示， 45次地震在震前90—30天的磁场变化相对平静， 有35次地震的最大磁场扰动幅度在某一时段超过2.2σ， 其中12次地震的磁场最大扰动幅度出现在震前15天至地震当天的时段内， 5次地震的最大扰动幅度出现在震前30—15天， 18次地震的最大磁场扰动幅度则出现在震后． 从θ值的空间分布情况可以看出， 超过2.2σ的扰动往往出现在距离震中一定范围的区域内， 其中仅有9次地震的最大磁场扰动幅度出现在震中±4°内， 而其余26次地震的最大磁场扰动幅度则出现在震中±4°—±10°范围内．

利用上述磁场的时空演化特征分析方法， 本文进一步分析了电场的时空演化． 结果表明， 45次地震中， 有39次地震的最大电场扰动幅度在某一时段超过2σ， 其中16次地震的最大扰动幅度出现在震前15天至地震当天的时段内， 4次地震的最大扰动幅度发生在震前30—15天， 19次地震的最大扰动幅度出现在震后． 此外， 电场扰动的空间分布显示， 仅有4次地震的最大电场扰动幅度出现在震中±4°内， 其余35次地震的最大电场扰动幅度均出现在震中±4°—±10°范围内．

4.2 强震前后电磁场的时序特征

对于上述45次地震， 采用与莫桑比克地震相同的时间序列分析方法， 将每次地震震前90天至震后30天每隔15天归为一个时段， 分别计算出该地震不同时段的α矩阵和θ值， 然后绘制|θ|max及|θ|avg的时序变化曲线．

图5给出了变化磁场在强震前后相对于背景场的扰动幅度时序变化． 我们定义变化磁场扰动幅度的阈值为2.2σ， 结果表明， 对于78%(35/45)的地震而言， 在研究时段内其变化磁场扰动幅度出现超过阈值的现象， 表现出异常特征， 而10次地震期间的磁场扰动平静， 未超过2.2σ． 对这35次地震进行分类统计， 发现其扰动特征可归纳为3类： 第一类与莫桑比克地震类似， 表现为震前90—15天磁场扰动幅度平静且低于2.2σ， 而在震前15天至地震当天最大扰动幅度突然增大并显著大于2.2σ， 震后则持续降低， 该类型地震有12次， 其磁场扰动平均值变化如图5a所示； 第二类表现为震前30—15天内扰动幅度超过2.2σ， 达到最大值， 并在扰动下降过程中发震， 该类型地震仅有5次， 其磁场扰动平均值如图5b所示； 第三类则表现为震后异常， 即震前磁场扰动幅度低于2.2σ， 而在震后其扰动幅度增大并超过2.2σ， 该类型地震有18次， 其磁场扰动平均值变化如图5c所示．

图5 强震前后变化磁场相对于背景场的最大扰动幅度|θ|max和平均扰动幅度|θ|avg的时序变化类型

图6给出了强震前后电场的时序变化． 由于电场的扰动幅度相比磁场来说弱一些， 因此本文将阈值设为2σ． 结果显示， 87%(39/45)的地震表现出了异常形态， 也表现为与磁场扰动相似的3种扰动类型， 如图6所示． 16次地震表现出第一类扰动类型(图6a)， 仅4次地震表现为第二类扰动特征(图6b)， 而其余19次地震则显示出第三类扰动形态的震后异常(图6c)．

图6 强震前后电场相对于背景场的最大扰动幅度|θ|max和平均扰动幅度|θ|avg的时序变化类型

由于磁场与电场的扰动幅度|θ|max及|θ|avg为归一化结果， 因此对磁场与电场的扰动幅度求平均值， 即可得到地震前后电磁场的时序变化特征． 将具有相同扰动形态的地震磁场与电场进行叠加并分类绘制平均扰动幅度， 定义阈值为2.1σ， 其结果与磁场的时间序列特征极其相似， 基中有27次地震存在磁场与电场同步异常反应， 同样划分为3种扰动形态如图7所示， 分别有10次、 3次和14次地震表现为第一类(图7a)、 第二类(图7b)和第三类(图7c)扰动时序变化．

4.3 非震情况对比

随机选取35个非震随机事件(发生前90天至发生后30天在随机点±10°范围内无M≥7地震发生)， 使用相同的方法计算背景场及扰动幅度， 对比研究强震震中上空与非震区上空的电磁场扰动变化特征． 如图8所示， 35个非震区上空电磁场扰动幅度时序变化结果显示： 71%(25/35)的非震区变化磁场扰动幅度变化平缓， 均未超过2.2σ； 83%(29/35)的非震区电场扰动幅度变化平缓， |θ|max未超过2σ．

图7 强震前后空间电磁场相对于背景场的最大扰动幅度|θ|max和平均扰动幅度|θ|avg的时序变化

图8 随机非震区上空电磁场相对于背景场的扰动幅度时序变化

5 讨论与结论

对于地震发生前后空间电磁场的时空演化特征， 前人已基于DEMETER卫星的磁场或电场观测数据， 采用不同方法对地震电磁异常进行了相关统计研究(Němecetal， 2008， 2009; 泽仁志玛等， 2012; Píšaetal， 2013)． 本文在泽仁志玛等(2012)研究的基础上， 综合利用磁场和电场数据， 并采用了长达5年的长期观测资料构建了稳定的背景场， 在此基础上提取了相对于背景场的扰动特征， 对比分析了地震期间磁场与电场在强震前后的演化特征， 进一步得到电磁场的统计规律， 一定程度上弥补了前人单一场统计研究的不足． 本文的主要结论如下：

1) 2005—2009年全球发生的45次地震的统计结果表明， 地震前后电磁场的异常扰动主要出现在震前30天至震后30天内， 并且最大幅度的磁场与电场扰动主要集中于震中±4°—±10°范围内．

2) 强震前后震中上空的电磁场相对其背景场的时序变化特征表现出了3种不同的扰动形态， 并且其最大异常扰动幅度分别出现在震前15天内、 震前30—15天以及震后15—30天．

3) 不同扰动特征的地震震中分布情况显示： 变化磁场相对于背景场的第一种扰动类型的地震主要集中在北纬30°、 赤道地区以及南纬20°附近； 第二种扰动类型地震主要发生在北半球地区； 震后异常扰动类型的震中则无明显的分布特征. 电场的3种不同扰动类型的地震震中分布规律与磁场极其相似．

4) 非震随机地区上空的电磁场时序变化特征研究结果表明, 71%的随机地区在研究时段内变化磁场最大扰动幅度从未超过2.2σ， 而83%的随机区电场最大扰动幅度均低于2σ， 表现为平静的扰动特征．

关于地震电磁扰动机理的研究目前还处于探索阶段， Hayakawa(1999)提出的岩石圈-大气层-电离层耦合模型在一定程度上解释了空间存在地震电磁异常的可能性． 地震孕育过程中所释放的化学气体(氡气)可以改变大气成分和电导率的大小， 从而为电磁波动的产生提供扰动源； 另外， 地震波动也可以引发大气低频振动从而引起电离层扰动， 岩石圈电磁辐射也可沿磁力线向空间传播到达电离层， 甚至到达磁层(Hayakawa， 1999; Pulinets， Boyarchuk， 2004)． 因此地震前兆信号可以直接或间接地传播至空间， 但其具体传播机理或电磁耦合机理目前尚不确定．

本文统计结果表明地震期间会产生不同类型的电磁扰动特征， 一定程度上反映了地震电离层耦合机理的复杂性． 在地震孕育机理尚不明确的情况下， 通过研究不同类型的地震震中分布， 我们尝试研究其是否与孕育地震的岩石圈环境有关． 图9给出了磁场与电场不同扰动类型的地震震中分布情况． 从图9a可以看出， 第一种扰动类型的地震主要发生在北纬30°、 赤道地区以及南纬20°附近， 第二种扰动类型的地震主要分布在北半球， 第三种扰动类型的震后异常地震则未呈现清晰的区域性特征． 图9b给出了地震期间电场的3种扰动类型的震中分布. 可以看出： 第一种扰动类型的地震震中分布特征与磁场类似， 第二种扰动类型的地震亦分布在北半球， 而第三种异常扰动类型的地震震中分布则较为随机． 进一步观察可以看出， 两者的震中分布情况较为相似， 均表现出与纬度变化存在一定关系． 因此， 我们推测强震前后空间电磁场不同类型的扰动特征似乎与地震发生在岩石圈的不同部位有一定关联． 但是孕震区位置、 孕震机理以及地震空间电磁异常机理等均需更深入的探索， 这也是我们即将要开展的研究．

图9 磁场观测(a)和电场观测(b)所获得的具有不同扰动类型的地震震中分布

未来遵循天地一体化观测体系(申旭辉等， 2011)的思路， 综合地基与空基观测数据， 在大量震例分析的基础上， 客观认识地震电磁异常的存在性， 加强对地震电磁波传播机制的研究显得尤为重要．

衷心感谢法国DEMETER卫星科学中心给予数据下载权限.

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Spatio-temporal evolution of electromagnetic field pre- and post-earthquakes

Qian Geng1)，Zeren Zhima1)Zhang Xuemin1)Shen Xuhui2)

1)InstituteofEarthquakeScience，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100036，China2)InstituteofCrustalDynamics，ChinaEarthquakeAdministration，Beijing100085，China

Utilizing the electromagnetic field observations of DEMETER satellite， we statistically analyze the spatio-temporal evolution of electromagnetic field during the strong earthquakes with magnitude over than 7.0 occurred from 2005 to 2009. For each earthquake， using the power spectral density data of electromagnetic field in the ELF/VLF frequency band (370—897 Hz) from 90 days before the earthquake to 30 days after the earthquake， in the area within ±10° in latitude and in longitude from the epicenter， the background model is built up with the same period. A formula is applied to extract the perturbation amplitude of the electromagnetic field relative to the background field observation model during the earthquake time， and the perturbation amplitude is used to statistically study the spatio-temporal variations of electro-magnetic field for the 45 earthquakes， which had been chosen in this paper. Statistical analyses on the perturbation amplitude of magnetic field shows that 35 earthquakes exhibit anomaly that the maximum of perturbation amplitude exceeds 2.2 times standard deviation， while the result of the electric field shows that 39 strong earthquakes exhibit anomalies with the maximum perturbation higher than twice standard deviation， and the maximum electromagnetic perturbations mainly appear in the places within ±4° to ±10° in latitude and in longitude from the epicenter. The temporal variation of the perturbation amplitude shows there are three types of variation patterns. The abnormal electromagnetic perturbation that occurs before earthquakes displays that the distribution of epicenters is related to latitude. However， the perturbation amplitude of electromagnetic field over the random non-earthquake region is weak， without displaying prominent characteristic of anomalous variation.

strong earthquake; electromagnetic field; background field model; spatio-temporal evolution; statistical analysis

钱庚， 泽仁志玛， 张学民， 申旭辉. 2016. 强震前后空间电磁场时空演化特征. 地震学报, 38(2): 259--271. doi:10.11939/jass.2016.02.010.

Qian G, Zeren Z M, Zhang X M, Shen X H. 2016. Spatio-temporal evolution of electromagnetic field pre- and post-earthquakes.ActaSeismologicaSinica, 38(2): 259--271. doi:10.11939/jass.2016.02.010.

国家国际科技合作项目(SQS2014RR113)和地震基本科研业务专项(2014IES0102)联合资助.

2015-11-10收到初稿， 2016-01-25决定采用修改稿.

e-mail: qiangeng121@163.com

10.11939/jass.2016.02.010

P318.5

A