摘要：地震在地球上层大气中产生了连锁反应，可能会破坏我们依赖的卫星通信和导航系统。现在，科学家使用了日本广泛的全球导航卫星系统（GNSS）接收器网络，创建了由2024年Noto Peninsula地震引起的前3D图像。他们的结果显示了独特的3D细节的声波干扰模式，并提供了有关地震如何产生这些波的新见解。...

地震在地球上层大气中产生了连锁反应，可能会破坏我们依赖的卫星通信和导航系统。名古屋大学的科学家及其合作者使用了日本广泛的全球导航卫星系统（GNSS）接收器网络，创建了由2024年Noto Peninsula地震引起的前3D图像。他们的结果显示了独特的3D细节的声波干扰模式，并提供了有关地震如何产生这些波的新见解。结果发表在期刊上地球，行星和空间。

电离层中的电子密度

日本拥有超过4,500个GNSS接收器分布在全国范围内，拥有世界上最密集的网络之一。这些接收器有助于进行精确的位置，还可以检测到上层大气层的变化称为电离层。由Nagoya大学太空 - 地球环境研究所（ISEE）的Weizheng Fu博士和Yuichi Otsuka教授领导的研究团队捕获了7.5幅度层的详细3D电子密度变化的详细3D结构，该结构是在2024年1月1日，Ishikawa Prefute，Ishikawa Prefunter，Ishikawa Precture，Ishikawa Precture，Ishikawa precture的7.5幅度量层的无关。

当卫星信号通过电离层传播时，它们会放慢速度，因为无线电波与电动颗粒相互作用。通过测量信号减速的程度，科学家可以计算信号路径中有多少电子并绘制总电子含量。映射这些电子使他们能够有效探测和监测电离层的状态。

地震发生后约10分钟，它产生的声波穿过大气中，到达电离层（地球上方60-1000公里）。这产生了连锁反应，类似于将石头扔进池塘。

为了构建波浪模式的3D模型，研究人员使用了一种称为“断层扫描”的技术，类似于CT扫描如何创建人体的3D图像。他们以不同角度从卫星信号的数千个接收器的电子数量收集了数据。通过在地震后的不同时间其3D模型，他们创建了电子密度如何变化的时间序列。

由整个故障线产生的声波，而不是单点

在震中以南，研究人员观察到了一种倾斜的声波模式，随着时间的流逝逐渐变得更加垂直。当地震产生的声波在大气中向上传播时，波浪的上部移动的速度比下部的速度快。这会使波浪前倾斜或倾斜。随着时间的流逝，倾斜的图案逐渐直接成一个更垂直的对准。

研究人员对地震事件期间的倾斜角度如何随时间变化而产生了第一个详细的3D可视化。他们了倾斜的波模式如何以前所未有的细节逐渐拉直。以前的模型认为所有声波都来自地震中心的一个点。尽管这与他们的一些观察结果相匹配，但它无法解释他们在3D图像中看到的复杂，不均匀的波形模式。

为了理解这一点，他们在模型中包括了沿故障线的多个波源的数据，假设故障的某些部分在初始破裂后约30秒产生了波浪。结果可以更好地匹配他们的现实观察结果，并表明地震不会从一个地方产生大气波，而是从整个断层沿着多个点产生大气波，因为随着时间的推移，不同的部分破裂。这解释了为什么观察到的大气干扰（例如倾斜波）比以前更简单的模型更为复杂。

Otsuka教授强调：“通过包括多个分布式来源和时间延迟，我们的改进建模提供了更准确的表示这些波如何在高层大气中传播的方式。”

首席作者补充说：“电离层的干扰会干扰卫星通信和位置准确性。如果我们更好地理解这些模式，我们可以提高地震期间和之后保护敏感技术的能力，并增强与类似自然事件的预警系统。”

向前迈进，研究人员正在努力将其模型应用于其他自然事件，例如火山喷发，海啸和恶劣的天气事件。