操受者操作特徵曲線統計研究環太平洋 地震帶電離層全電子含量地震前兆

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黃彥皓(Yen-hao huang) 查詢紙本館藏

畢業系所

太空科學研究所

論文名稱

操受者操作特徵曲線統計研究環太平洋地震帶電離層全電子含量地震前兆

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摘要(中)

本論文利用全球電離層圖(Global Ionospheric Map, GIM)的全
電離層電子含量(Total Electron Content, TEC)研究 1999-2014 年
環太平洋地震帶上的地震電離層前兆(seismo-ionospheric precursors,
SIPs)。分析環太平洋地震帶上 5 個區域為台灣、蘇門答臘、
南美洲、日本和中美洲。以 15 天為背景計算規一化 TEC 與 Z 檢定判
斷可能的前兆出現時間。利用接收者作業特徵曲線評估前兆的預測
性。檢視台灣地區 129 筆規模 M≧5.5 的地震後發現，前兆時間發生
在地震前 2-4 天 1600-2000LT 種類為負異常。而蘇門答臘 153 筆規
模 M≧6 的地震，前兆則出現在地震 1-2 天前的 0200-0600LT。南美
洲 3-5 天前 1800-2300LT 負異常預測 151 筆地震有較好的效果。日
本地區 220 筆地震分析的結果顯示地震電離層前兆出現在地震 1-4
天前的正異常。而中美洲地區 1991-2014 年 122 筆規模大於 6 個地
震前兆出現在 10-15 天前，種類是負異常。規模越大的地震強照現
象越強烈，顯示可能有能量漏釋的現象。

摘要(英)

Evidence of the seismo-ionospheric precursor (SIP) is reported by statistically
investigating the relationship between the total electron content
(TEC) in global ionosphere map (GIM) and earthquake of Circum-Pacific
seismic zone during 1999-2014. This paper was studied the earthquakes
occurred in Taiwan, Sumatra, South America, Japan, and Central America.
A median-based method together with the z test is employed to examine
the TEC variations 30 days before and after the earthquake. The receiver
operating characteristic (ROC) curve is then used to evaluate the efficiency
of TEC for predicting earthquakes during a specified time period. It is
found that the TEC significantly decreases 1600-2000 LT in 2-4 days before
the 129 M≥5.5 earthquake in Taiwan. The statistical result in Sumatra
shows that TEC reductions appeared 0200-0600 LT 1-2 days before 153 M
6.0 earthquakes. 151 M 6.0 earthquakes in South America was studied
and TEC significantly decreases 1800-2300 LT 3-5 days before earthquakes.
An abnormal increase was found 1-4 days before 220 M 6.0
earthquakes in Japan. The TEC in Central America decrease 10-15 days
before 122 M6.0 earthquakes

關鍵字(中)

★ 操受者操作特徵曲線
★ 地震前兆
★ 全電離層電子含量
★ 全球電離層圖
★ Z檢定

關鍵字(英)

★ ROC curve
★ Z-test

論文目次

目錄
第一章緒論 .............................................. 1
1.1 地震電離層前兆 ...................................... 1
1.2 地震電離層前兆統計分析 .............................. 5
1.3 研究動機 .......................................... 11
第二章觀測資料與分析方法 ............................... 12
2.1 全球電離層圖 ...................................... 12
2.2 Z 檢定 ............................................. 15
第三章分析結果 ......................................... 20
3.1 台灣 .............................................. 20
3.2 蘇門答臘 .......................................... 29
3.3 南美洲 ............................................ 36
3.4 日本 .............................................. 43
3.5 中美洲 ............................................ 50
第四章. 結論與討論 ...................................... 57
附錄 A .................................................. 65
v
附錄 B .................................................. 89
參考文獻 ............................................... 107
vi
圖目錄
圖 1.1999 年 9 月台灣地區 foF2。 ............................ 3
圖 2.2008 年 5 月 12 日規模 7.9 汶川地震電離層前兆。.......... 4
圖 3.1994-1999 年台灣 184 筆規模大於 5 的地震 foF2 地震 1 天前異
常百分比與 foF2 中位數。 ........................... 8
圖 4.1998-2008 中國地區 35 筆規模大於 6 地震前後 15 日內 TEC 異
常數量。.......................................... 9
圖 5.1998-2012 中國地區 36 筆規模大於 6 年地震前後 15 日 TEC 異
常百分比。 ....................................... 10
圖 6.全球 IGS 觀測站位置分佈。 ........................... 14
圖 7.2009 年 1 月 1 日 0000 UT 全球電離層全電子含量。 .... 14
圖 8.典型的 ROC 曲線。 .................................... 19
圖 9.台灣地區地震與 GIMTEC 資料點位置。 ................... 21
圖 10.台灣地區 129 筆 M≧5.5 的地震前後 30 天內δTEC 與 Z 檢定 23
圖 11.台灣地區 ROC 曲線分析結果。 ......................... 27
圖 12.蘇門答臘地區地震與 GIMTEC 資料點位置。 .............. 29
圖 13.蘇門答臘地區 153 筆 M≧6 的地震前後 30 天內δTEC 與 Z 檢
定。............................................. 31
圖 14.蘇門答臘地區的 ROC 曲線分析結果。 ................... 35
vii
圖 15.南美洲地區地震與 GIMTEC 資料點位置。 ................ 36
圖 16.南美洲地區 153 筆 M≧6 的地震前後 30 天內δTEC 與 Z 檢定。
................................................. 38
圖 17.南美洲的 ROC 曲線分析結果。 ......................... 42
圖 18.日本地區地震與 GIMTEC 資料點位置。 .................. 43
圖 19.日本地區 153 筆 M≧6 的地震前後 30 天內δTEC 與 Z 檢定。 45
圖 20.日本地區的 ROC 曲線分析結果。 ....................... 49
圖 21.中美洲地區地震與 GIMTEC 資料點位置。 ................ 50
圖 22.中美洲地區 122 筆 M≧6 的地震前後 30 天內δTEC 與 Z 檢定。
................................................. 52
圖 23.中美洲地區的 ROC 曲線分析結果。 ..................... 56
圖 24.1999 年 9 月 16 日-9 月 21 日台灣地區的 GPSTEC 和 NmF2。. 59
圖 25.2004 年蘇門答臘地震前後 15 日的 TEC 時間序列分析。.... 59
圖 26.2010 年 2 月 27 日南美洲智利地震的 GIMTEC 時間序列分析。
................................................. 60
圖 27.2011 年 3 月 11 日日本東北地方太平洋近海地震發生前不同接
收站的 GPSTEC 與 JPLGIMTEC。....................... 61
圖 28.2010 年 1 月 12 日海地地震 GIMTEC 的時間序列分析。..... 62
圖 29.中國地區不同規模地震發生前的δTEC 與 AUC。 .......... 62
viii
圖 30.日本地區不同規模地震前的δTEC 與 AUC。 .............. 63
圖 31.中美洲地區不同規模地震前的δTEC 與 AUC。 ............ 64

參考文獻

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earthquake in Taiwan as identified under the iSTEP program, Physics
and Chemistry of the Earth, 365-377.

指導教授

劉正彥

審核日期

2015-7-28

推文