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地球物理学报 2006年第06期杂志 文档列表

关于暴时电离层电流分布的南北半球不对称性1573-1581

摘要：采用国际上广泛认可的高层大气和电离层经验模式提供的各种参数，通过电离层电流连续方程，计算出强磁暴条件下6月至日和12月至日内，磁纬±72°和磁地方时00：00-24：00之间电离层电场、电流等的分布,计算中考虑了地磁和地理坐标间的偏离；除中性风场感生的发电机效应外，还包含了磁层耦合（极盖区边界的晨昏电场和二区场向电流）的驱动外源．结果表明，6月至日时，磁层扰动自极光区向中低纬的穿透情况在南、北半球内基本接近，北半球内略强；但12月至日时，呈现明显的不对称性，南半球的电流穿透远强于北半球，而电场的穿透则是在北半球更强．无论南北半球，在中高纬地区，午夜至黎明时段出现较强的东向电场分量。其E×B的向上漂移效应，正是解释我们以往不少研究现象中所期盼的物理机制．

利用瑞利激光雷达和无线电探空仪观测数据对武汉上空重力波特性的研究1582-1587

摘要：本文利用武汉大学的瑞利激光雷达的瑞利散射回波数据（30～65km）来研究武汉地区上空（30．5°N，114．4°E）重力波的活动规律和统计特性．通过对2003年12月到2005年3月观测的200h数据反演的密度进行处理分析，得到了重力波的一些个例特征，并提取垂直波长为2km以上的重力波进行统计分析．结果表明，最可几的垂直波长是3．4km和17．20km，重力波振幅的月平均值在冬季有较大值，夏季值较小．与武汉2004年无线电探空仪的密度扰动提取到的重力波做比较，发现与瑞利激光雷达得到的重力波振幅的月平均值有很强的相关性，也是冬季值比较大，夏季值比较小．通过无线电探空仪的风场数据，本文还得到了急流的季节变化规律、最大风剪切年变化规律，发现急流和最大风剪切与激光雷达的重力波统计结果有很强的相关性．

贴近度在地磁分类预报中的应用1588-1594

摘要：本文运用模糊数学中贴近度、从属函数和综合评判法，结合日冕物质抛射的太阳观测和其引起的行星际太阳风暴的行星际闪烁观测，提出预测经IPS认证的行星际激波引起的地磁扰动强弱程度的贴近度法，以1997-2003年期间74个IPS认证的CME-激波引起的磁扰事件的分析研究为基础，给出了用来评判磁扰研究的5个聚类指标及它们的加权集，利用综合评判法给出了小、中、大三类事件的典型集．针对每个事件建立模糊集，根据此模糊集与典型集贴近度的大小对磁扰事件进行分类预报．初步研究结果表明，对于所研究的74个磁扰事件而言，小磁扰事件预报准确率为53．3％；中磁扰事件预报准确率为100％，大磁扰事件预报准确率为90．20％，此方法平均准确率达到84％，这是模糊数学的贴近度在地磁扰动研究中的一种有效的应用．

全球平流层-对流层之间臭氧通量的时空演变研究1595-1607

摘要：利用1958-2001年的臭氧混合比和ECMWF（Europema Centre for Medium-range Weather Forecast）资料，采用Wei诊断模型定量计算了穿越全球对流层顶的臭氧质量通量．结果表明：（1）臭氧通量场存在纬向型和经向型的空间波列结构，这些空间波列均未能跨越对流层顶断裂带到达热带对流层顶控制区，其中南北两极的极区、地中海-伊朗高原-青藏高原-日本南部-北太平洋和南半球对流层顶断裂带中沿纬圈完整的空间波列最为显著．海洋上空臭氧通量的性质较为均匀一致，大陆上空的空间结构多变．北半球向下与向上的局地平均最大臭氧通量分别是-4μg·m^-2·s^-1和2．5μg·m^-2·s^-1，南半球的对应值为-2．5μg·m^-2·s^-1和1．5μg·m^-2·s^-1．（2）纬向平均的臭氧净通量依赖于纬度变化，北半球与南半球具有显著的非对称特性，总效应是平流层臭氧向对流层输运注入．臭氧通量有着显著的季节变化，可随不同季节在地理分布上发生空间转移现象，而且其控制机制不仅受对流层顶的季节运动影响，也随大气环境的季节调整而发生改变．（3）南北半球臭氧净通量的变化趋势相反，南半球为双峰结构。表现为非对称振幅的季节波动结构．全球臭氧通量振幅的年际变化表现出明显的QBO（Quasi-Biennial Oscillation）特性，年代际演变的结构形态（向下的臭氧净通量）可划分为4个阶段：1960年代是平稳变化期，1970年代为增强期，1980年代是又一个相对平稳期，1990年代为剧烈变化期．向下的臭氧净通量主极大值出现在1977、1990年和1998年，极小值在1993年和1996年．

北京城市化进程对边界层风场结构影响的研究1608-1615

摘要：随着近10年来北京城市化步伐的加快，城市规模迅速扩大，北京三环以外的地区已由20世纪七、八十年代的城郊非均匀下垫面发展成现在粗糙复杂的城区下垫面，市区建筑物相应增多、增密和增高，导致城区地面动力学粗糙度明显增大．本文统计分析了北京325m气象塔1994年和1997～2003年夏季平均场观测资料，结果表明：（1）在受下垫面影响最为剧烈的近地层，风向逐年趋于紊乱，现在气象塔周围近地面的流场已经具备了典型城市粗糙下垫面的流场特征；（2）近地面夏季平均风速呈现非常明显的逐年递减的趋势，而且距离地表越近，平均风速逐年递减的趋势也越为显著，这种风速逐年递减的趋势直到63m左右才不明显，说明现在气象塔47m以下的观测资料反映的是城市冠层的流场特征，城市冠层厚度约在47—63m之间；（3）随着北京城市化的发展，城区近地面的平均风速存在逐年递减的趋势，但阵风并不存在相似的递减趋势，表明城市冠层的抬升对阵风的影响并不显著．

北京地区一次持续重污染过程O3、NOx、CO的垂直分布分析1616-1622

摘要：在2004年9月27日至10月12日期间，北京地区大气环境出现了严重污染事件，其间，使用紫外光度法O3分析仪、化学发光NO-NO2-NOx分析仪和气体相关过滤CO分析仪，在中国科学院大气物理研究所北京325。气象与环境观测塔上进行了污染物浓度梯度观测，分别在8、120、280m三层观测平台对大气中的O3、NOx、CO体积比浓度进行了垂直梯度的连续观测．通过分析该过程中大气污染物和相关气象因素的垂直分布数据得知，污染物浓度在280m以内分布很不均一；较低气压控制下，24h变温为正时，易形成由辐合、堆积造成的污染物浓度增高．通过敏感性分析计算，近地层臭氧光化学生成处于VOC敏感，是垂直梯度分布的主要因素；边界层顶存在高浓度氧化污染气团的振荡效应．

1982～2005年中国江南旱涝变化特征及其对月赤纬的显著响应1623-1628

摘要：统计分析了1951-2005年江南地区（16站平均）汛期（6～8月）降水量、旱涝与年降水量的年际变化特征，并统计和研究了江南地区汛期降水量、旱涝对月球运动轨道参数的响应关系．结果发现，在1982～2005年期间中国江南地区汛期降水量、旱涝与年降水量对夏季月赤纬到达最北纬度的年际变化有十分显著的响应关系，相关系数（r=0．812）和显著性水平（超过0．001）都很高，相关概率为100％（24／24）．这说明在1982～2005年期间，月球运动轨道的年际变化对中国江南地区汛期降水量和旱涝有重要影响和作用．文中对这种显著影响关系的成因进行了初步探讨，从6—8月平均500hPa的11年平均大气环流图上可见，夏季最北月赤纬偏北（在25．5°N以北）的11年平均的西太平洋副热带高压较常年同期明显偏东，西风带环流比较平直，位置略偏北，江南地区缺乏充足的水汽来源致使降水偏少；而在夏季最北月赤纬偏南（在25．5°N以南）的11年平均的西太平洋副热带高压要比前者偏西约10个经度，西风环流经向度加大，南支位置略偏南，这种大气环流形势对江南地区的降水十分有利．由此可见，月亮位相的变化对中国江南地区降水和旱涝的作用是通过影响大气环流而产生的．

一种多前缘多阈值的波形重构算法1629-1634

摘要：为了改善近海测高精度，本文对近海测高波形的特征进行了研究，并在现有算法的基础上提出基于波前缘识别算法的多前缘多阈值波形重构方法．然后将该方法用于中国近海的卫星测高波形数据的处理，得到精度与分辨率更好的海面高数据．作为验证，将此海面高数据换算为重力异常并与船测重力进行比较，结果显示该方法可以明显提高卫星测高精度．

利用TOPEX卫星测高资料研究全球海面高周年和半周年波动传播规律1635-1643

摘要：自1992年8月10日TOPEX/POSEIDON卫星发射成功以来，其海面高观测数据已累积近10年，产生了空间分辨率为0．5°×0．5°、时间分辨率为10天的二级数据产品和空间分辨率10X10、时间分辨率为5天的三级数据产品．本文利用1992年10月-2002年8月TOPEX卫星测高时间序列数据，通过数据处理和小波分析获取了1°×10°网格全球SSHA升高及周年和半周年波动变化信息，并分析了全球以及各个洋面区域的SSHA波动规律．分析结果表明，全球海平面在1992年10月-2002年8月升高了24．2mm，其中南半球升高26．9mm，北半球升高19．0mm；全球SSHA周年变化项振幅的平均值是28．8mm，半周年项振幅平均值为8．8咖，周年项运动明显大于半周年项的运动．北半球SSHA周年变化项平均振幅为40．3mm，南半球为21．1mm，北半球SSHA半周年变化项平均振幅为10．9mm，南半球为7．3mm．同时还发现在太平洋和大西洋南北赤道暖流区的周年波动存在位相突变现象．

全球水储量变化的GRACE卫星检测1644-1650

摘要：利用GRACE月尺度变化的地球重力场反演了全球水储量变化，并与陆地水文资料、卫星测高资料及海洋模式得到的结果进行了比对．通过对SOURE台站重力变化的陆地水储量变化计算结果和GRACE重力场系数截断为15阶得到的结果比较，发现两者比较接近，且年周期变化特征明显．对于亚马逊流域，当重力场系数截断为15阶且平滑半径使用106m时，GRACE反演的区域平均水储量厚度的周年变化振幅为15．6×10^-2m，小于使用平滑半径为4×10^5m的23．7×10^-2m．在研究长江流域时，本文对水文资料做球谐系数展开，并与GRACE数据做同样的截断和平滑处理，结果发现GRACE反演的水厚度变化与水文资料结果基本上符合．对于纬度±66°之间的海洋区域，GRACE反演的海水质量变化接近于结合卫星测高和海洋模式得到的结果，但对于20×20网格，则在一些区域差异明显，最大超过了0．2m，中误差为3．8×10^-2m．可见，当前GRACE卫星时变重力场只能确定出上千公里及以上尺度区域的水储量变化．

基于卫星高度计资料分析南海热含量的年际变化特征1651-1656

摘要：本文从海面高度异常与海洋热含量变化的线性关系出发，利用1992-2004年多颗卫星融合海面高度资料，对南海海域的热含量异常进行了计算．这一计算结果与基于气候态温盐资料计算的热含量季节变化具有很好的一致性．本文得到的结果还显示南海热含量异常具有明显的长周期变化，表现为：1992-1998年基本保持比较稳定的年际变化特征，1998年之后，热含量出现明显的跃变，这一跃变一直维持到2001年，在2002年开始出现热含量的递减趋势．对此时间序列进行谐波分析可以看出，南海热含量异常除了具有显著的年变化周期外，还存在明显的0．5、1．5、2．4、4年和6年的变化周期．进一步分析还发现，南海12月份热含量异常可以作为南海夏季风爆发的一种预报指标．

横向非均匀地球负荷问题的CLFE有限元算法的有效性1657-1664

摘要：本文设计了三个数值算例分别模拟径向分层黏弹地球对二阶球谐负荷、均厚圆盘负荷和全球末次冰期真实冰负荷的响应．利用耦合位扰动Laplace方程的三维有限元法（CLFE），计算出地球表面的位移、大地水准面的变化、冰后海平面变化和这些量的现今变化速率，并将其结果与传统谱方法的结果进行对比．结果表明，两种方法的结果总体上表现出良好的一致性，因此，CLFE方法被证实是正确的、有效的、能被用于研究地幔横向非均匀性的影响．值得注意的是，新的方法完全没有横向非均匀小扰动假设的限制．

北京石景山工业区附近一个污染土壤剖面的磁学研究1665-1673

摘要：对北京西郊石景山工业区附近的土壤剖面进行环境磁学研究，结合粒度、金属元素分析、磁学指标测试和多元统计分析，发现磁参数（χ，ARM，SIRM）与重金属元素（Mn，Cu，Fe，Pb，Zn，Al，Sr）含量呈同步垂向变化趋势．来源于工业区附近工业生产排放（钢铁厂、发电厂、水泥厂）的污染物是土壤剖面上部（0-3cm）磁性和金属含量增强的主要原因，由富集在细粉砂和中粉砂的多畴磁铁矿主导了样品的磁性特征．3—10cm重金属含量逐渐下降，土壤的磁性特征与上层相似，但磁性矿物含量降低，属于剖面中的迁移过渡阶段．10cm以下，土壤基本未受到污染，磁性矿物和重金属含量都低，磁性颗粒大小变化稳定，基本代表了该地区土壤的自然背景．指标聚类和相关分析表明，土壤磁参数与重金属元素含量显著相关．结合模糊聚类分析，磁参数可用于追踪、识别工业污染物质在土壤剖面中的富集、迁移状态，揭示不同深度土壤的污染程度．

中国东北地区航磁特征及居里面分析1674-1681

摘要：中国东北地区位于西伯利亚和华北地块之间，中、新生代本区受西太平洋板块俯冲的影响，由于多期构造作用，导致地质构造形态极为复杂．本文通过分析航磁异常场，认识研究区的构造特征，并利用航磁异常数据的功率谱法反演居里等温面．航磁异常场和居里面分布特征均揭示研究区地质构造发展具有继承性；通过居里面起伏变化特征，并结合满一绥地学断面、及与大地热流分布的关系，讨论研究区地壳的热结构状态特点，结果显示居里面起伏趋势与软流圈起伏具明显的相关性；结合地震活动和地震层析成像研究，探讨了太平洋板块俯冲受阻引起岩浆和火山活动，进而导致居里面上隆的影响机制．

中国大陆科学钻探孔区地震反射的标定1682-1692

摘要：利用大陆科学钻探取得的岩芯岩性、构造编录和波速、中子密度测井资料，可以比较准确地标定大陆科学钻探主孔两侧三维地震发现的反射体．二维地震剖面上的反射体可能与二维测线方向有关，三维地震提供了与方向无关的反射体信号，为结晶岩区地壳反射波的标定提供了更加准确可信的基础数据．只有在建立准确的波速模型、由测井资料合成的地震道与三维地震剖面之间达到完美拟合之后，反射体标定才有意义．地震剖面、测井和岩芯资料的柱状对比图由于未考虑非线性时深转换和钻孔的弯曲，只能供初步分析用；反射体的详细标定还要考虑到时深转换的非线性及钻孔的弯曲，逐一制作标定分解图．引起结晶岩中反射体的机制是多方面的，文中逐一分析了过主孔的10个主要地震反射体的特点及成因，总结了结晶岩地区反射体分为三大类：（Ⅰ）与韧性剪切作用有关的反射体；（Ⅱ）与侵入岩或正变质岩岩体有关的反射体；（Ⅲ）与围岩岩性构造不均匀性有关的反射体．

中国境内天山地壳上地幔结构的地震层析成像1693-1700

摘要：根据横跨中国境内天山的库车-奎屯宽频带流动地震台阵和区域地震台网记录的近震和远震P波走时数据，利用地震层析成像方法重建了沿该地震台阵剖面下方400km深度范围内地壳上地幔的P波速度结构．结果表明：沿新疆库车-奎屯剖面，天山地壳具有明显的横向分块结构，且南、北天山地壳显示了较为强烈的横向变形特征，表明塔里木地块对天山地壳具有强烈的侧向挤压作用；在塔里木和准噶尔地块上地幔顶部有厚度约60～90km的高速异常体，塔里木-南天山下方的高速异常体产生了较为明显的弯曲变形，而准噶尔-北天山下方的高速异常体向南一直俯冲到中天山南侧边界下方300km的深度，两者形成了不对称对冲构造；在塔里木和准噶尔地块下方150-400km深度存在上地幔低速体，其中塔里木地块一侧的上地幔低速物质上涌到南天山地块的下方；在塔里木一南天山200-300km深度范围的上地幔存在高速异常体，它可能是地幔热物质向上迁移过程融断的塔里木岩石圈的拆离体．上述结果表明，塔里木地块的俯冲可能涉及整个岩石圈深度，但其前缘仅限于南天山的北缘；青藏高原隆升的远程效应可能不但驱动塔里木岩石圈向北俯冲，同时还造成天山造山带南侧上地幔物质的涌入；天山造山带上地幔广泛存在的低速异常有助于其上地幔的变形，而上地幔物质的强烈非均匀性应有助于推动天山造山带上地幔小尺度地幔对流的形成；根据研究区地壳上地幔速度结构特征推断，新近纪以来天山快速隆升的主要力源来自青藏高原快速隆升的远程效应，相对软弱的上地幔为加速天山造山带的变形和隆升创造了必要条件．

伽师强震群区震源细结构的深地震反射探测研究1701-1708

摘要：穿过伽师强震群的深地震反射剖面提供了研究区从地表直至莫霍界面的地壳细结构图像．探测结果表明：研究区上、下地壳分界面埋深约20-30km，莫霍界面埋深约52～58km．上地壳内部存在着两种截然不同的反射图像．上地壳上部为沉积盖层，厚度约8-9km，盖层内部反射成层分布，显示了稳定而连续的沉积特点；上地壳下部则为“反射透明”背景下存在的叠层状反射带．下地壳内部呈现明显的反射性质，具体体现在上、下地壳分界面和莫霍间断面都表现为具有一定持续时间的多循环反射叠层结构特征．时间剖面上所有反射事件由北东向南西下倾的整体图像直观地反映了塔里木盆地地壳变形而向西昆仑下插入的事实．剖面47km桩号附近，上地壳下部至壳幔过渡带以上地壳范围内存在一条高倾角的深断裂，具有走滑性质，本研究认为该深断裂与1997年伽师强震群的发生密切相关，推断它为伽师强震群的发震构造．而时间剖面上壳幔过渡带反射的连续性则说明该断裂没有向下穿过莫霍面．存在于上地壳上部的两条高倾角的浅部断层可能对应于地质推测的麦盖提一下苏洪断裂带，它们与位于其下方的地壳深断裂构成了伽师强震群可能的深、浅构造关系。

华北地区深部地幔剪切波速度结构研究1709-1719

摘要：本文分析了华北地区近50个台站下方800km深度内的剪切波速度结构．结果发现华北地区不同构造单元之间速度结构差异很大，稳定地块速度随深度稳定增加，构造带内速度结构复杂，而且即使在同一构造单元内，不同区段之间速度结构也明显不同，如太行山构造带，反映了不同构造单元或各区段经历了各自不同的地质演化历史．环渤海地区及相关区域多个台站的速度结构显示，华北东部地区地幔软流层埋深浅、厚度大、速度低，反映了地幔上涌的特点；而在软流层或更深层次的地幔中没有发现埋深或厚度比较统一的高速或低速体，因此可能没有岩石圈或下地壳介质曾经拆沉进入地幔，这为东部岩石圈减薄的动力学机制提供了一定的深部地球物理约束．