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地球物理学报 2008年第02期杂志 文档列表

电离层电导对地球磁层顶和舷激波尺度的影响293-299

摘要：本文在如下假定下分析电离层电导对地球磁层顶和舷激波尺度的影响：（1）对电离层采用球壳近似，Pedersen电导∑p均匀，Hall电导为零；（2）地磁偶极矩处于正南方向，行星际磁场（IMF）只有南向分量（Bz〈0）．磁层顶和舷激波的尺度分别由它们与GSE坐标系三个轴的交点，即日下点、晨昏侧翼点和南北顶点的地心距离表征．对给定的太阳风条件、Bz和∑p，通过三维全球MHD模拟获得系统的准定态．结果表明，在大约1～5s范围内，三，值显著影响磁层顶和舷激波的尺度，而在该范围之外则几乎没有影响．随着三，的增加，磁层顶和舷激波整体向外扩张，前者的扩张程度低于后者，以至磁鞘区的范围扩大．磁层顶的侧翼点的位置随三，的变化与曰：的幅度有关：在弱南向IMF情况下磁层顶的侧翼点随三，的增加向内移动，而在强南向IMF情况下则向外移动．上述结果表明，在构建磁层顶和舷激波的经验模型时，有必要计入电离层电导的影响．

中国地区电离层foF2重构方法及其在短期预报中的应用300-306

摘要：提出了一种适合于中国地区电离层foF2的重构方法——以中国参考电离层为背景的改进克里格法．该方法把foF2的估计值与中国参考电离层模型值之差值的相对值作为区域化变量，引入电离层距离，采用克里格法实现区域电离层重构．与直接利用foF2进行克里格重构相比，以中国参考电离层为背景场保持了电离层的区域特征，提高了重构的准确性和稳定性．利用我国电离层垂测台站网的数据对该方法应用于中国地区的重构精度进行了评估．该方法与单站预报的自相关分析法相结合可实现中国地区电离层foF2短期预报．

Cluster探测到磁尾等离子体注入的特征307-315

摘要：利用Cluster卫星2001～2004年磁尾运行期间RAPID仪器的数据，确定了115例磁尾等离子体注人事件，借助时序叠加法统计研究磁尾等离子体注人现象的特征．注人事件主要分布于磁地方时夜晚20时至凌晨04时．与同步轨道区观测到的粒子注人事件类似，可以将磁尾粒子注人事件分成五类：（1）只有离子注人；（2）离子先于电子注人；（3）离子和电子同时注人；（4）电子先于离子注人；（5）只有电子注人．磁尾粒子注人时，质子（能量范围0～40keY）的温度和数密度同时显著增加，沿地球径向的传播速度也明显增大．统计分析磁尾注人期间同时观测到的晨昏对流电场，发现电场可分为两类：（A）注入后电场突然增大，电场强度为正；（B）注人后电场突然增大，电场强度为负．利用磁层磁场（T89c）和电场（Volland—Stem）模型模拟粒子注人后赤道面的电漂移速度矢量，模拟结果与统计结果基本一致，表明晨昏对流电场引起的电漂移是驱动磁尾（-18RE〈R〈-10RE）等离子体沿地球径向注人的机制之一．

哨声模波对高能电子槽区和外辐射带的调节作用316-324

摘要：本文利用磁层哨声模嘶声和合声波的幅度分布模型、近赤道背景电子（能量在eV量级）的数密度分布模型和IGRFl0磁场模型建立了一个高能电子（能量大于50keV）准线性扩散模型．模型的数值结果表明，在不同的地磁条件下，等离子体层顶位置的变化改变了磁层背景电子数密度的空间分布，从而改变了哨声模嘶声对高能电子有效的投掷角扩散（损失）区域，同时也改变了哨声模合声波对高能电子有效的动量扩散（加速）区域．哨声模嘶声对电子投掷角扩散区域的变化和CRRES卫星探测到的高能电子的槽区变化是一致的，而合声波对电子的动量扩散区域的变化和卫星探测到外辐射带的变化相同．这种对应关系说明：在不同的地磁条件下，哨声模波对高能电子扩散区域的变化是造成高能电子槽区和外辐射带的空间位置和大小变化的一个重要因素．在一些强磁暴期间，由于嘶声对部分能量范围电子的投掷角扩散作用消失，这些电子的槽区也随之消失，从而使内外辐射带连接在一起．

利用卫星温度资料计算风场的方法分析与比较325-336

摘要：本文分析和比较了利用卫星温度资料计算水平风场的方法，包括地转风、梯度风和平衡风的计算方法．以DAAC提供的MLS／UARS 1992年12月份的大气温度数据为例，计算了20～55km高度范围的地转风、梯度风和平衡风，并与ECMWF提供的ERA-40再分析风场资料作了对比和分析，包括12月16日以及12月月平均风场随纬度一高度的变化、风场随经度一纬度的变化、纬圈平均风场随纬度一高度的变化特征和规律．计算结果表明，利用卫星温度观测数据计算的风场与再分析资料的特征和规律基本一致．计算的地转风在高纬地区比梯度风和平衡风大，在中低纬地区三者的差别较小，随着纬度的增大，曲率项的影响也逐渐增大，在高纬地区不可忽略．平衡风在梯度风的基础上还考虑了大气平流项的影响，能更好地反映风场的变化特征，尤其是高纬地区经向风的变化规律．利用平衡风场的计算结果，文章首次定量地计算了平衡方程中各项的大小和比值，分析了各项的贡献和相对重要性．结果表明，重力位势梯度项的贡献最大，并且随着纬度的增大有升高的趋势；曲率项的贡献随着纬度的增大也有增大的趋势，在高纬度地区的比值超过10％；平流项占有一定的比值，其变化范围相对较大，变化规律比较复杂．

气候系统模式对北极涛动的模拟337-351

摘要：本文系统分析了参与IPCC AR4“20世纪气候模拟”（20C3M）的23个气候系统模式模拟的1950—1999年冬季（JFM）北极涛动（AO）．结果表明，在22个模式中，AO模态都表现为北半球中高纬大气年际变率的第一模态．不过，18个模式模拟的AO模态在北太平洋地区表现偏强，有两组模式结果均表明，提高模式的水平分辨率能够克服此偏差．所有模式模拟的AO指数均未出现与观测相当的增强趋势，只有两个模式（ECHO—G和UKMO—HadGEMl）模拟的AO指数与观测存在显著正相关．多数模式能够模拟出纬向风伴随AO位相变化在中高纬出现的偶极子异常特征，部分模式对平流层AO特征的模拟能力仍需要提高．对AO垂直结构模拟较好的模式，例如CCSM3、MRI-CGCM2．3．2和UKMO-HadGEMl，能够较为合理地再现伴随AO指数增强出现的极区平流层变冷和中纬度对流层增暖现象．AO与欧亚大陆地表气温和降水的相关分布，在多数模式中有较好的体现，个别模式还对AO与东亚气候的相关关系具有一定的模拟能力．对AO各指标均有较好模拟能力的模式是UKMO—HadGEMl．本文结果为改进气候系统模式对北极涛动的模拟能力提供了依据，亦为学术界利用IPCC AR4的耦合模式数据、开展与AO相关的气候变率研究提供了基础参考．

亚洲夏季风水汽输送的年际年代际变化与中国旱涝的关系352-359

摘要：利用1958～2002年的NCEP-R1和ERA-40逐日再分析资料以及中国160站点月平均降水资料探讨了亚洲夏季风水汽输送的年际年代际变化及其与中国降水异常的关系．分析结果表明，亚洲夏季风水汽输送和中国夏季降水的异常主模态呈现显著的准两年变化周期．当南亚夏季风纬向水汽输送偏强（弱）时，东亚一西北太平洋地区水汽输送的偶极型异常有利于长江中下游地区和江淮流域的水汽辐合负（正）异常与华南和华北地区的水汽辐合正（负）异常，从而引起中国东部的经向三极子雨型，即长江中下游地区和江淮流域的偏旱（涝）与华南和华北地区的偏涝（旱）．1970s年代末之后，亚洲夏季风水汽输送的年代际减弱与西北太平洋地区水汽输送的偶极型异常相配合，导致长江中下游地区的持续偏涝与华南和华北地区的持续偏旱．从中国夏季降水异常与水汽通量辐合异常的同相对应关系来看，ERA．40资料对亚洲夏季风水汽输送年际年代际变化的描述能力强于NCEP-R1资料．

北京夏季夜间低空急流特征观测分析360-368

摘要：利用三年夏季系留气艇探测结果，分析了北京夏季夜间低空急流的一般特征．30％的夜间观测记录出现了低空急流．急流平均高度为200m，其最大频率出现在140m左右，90％急流出现在320m以下．W、SW、SE是夜间低空急流的主要风向．不同观测地点低空急流在速度、风向和高度上存在明显差异．城区低空急流高度大部分时间比郊区高．个例分析表明，在夜间稳定边界层条件下，低空急流与局地山谷风环流强弱变化有很好相关．进一步成因分析认为，斜坡地形产生的热成风、山谷风环流可能是北京夏季夜间低空急流形成的主要原因．

地磁场长期变化和日长十年尺度变化的周期特征369-375

摘要：根据历史地磁场模型GUFMl、第10代国际参考地磁场（IGRFIO）模型和日长资料，采用小波变换方法，分析了地磁场磁矩、能量、西向漂移等参数的长期变化和日长十年尺度变化的周期分量及其时变特征．结果表明，1800～2005年期间，偶极子磁场长期变化有82年和48年准周期分量，它们与日长变化的周期没有直接关系．非偶极子磁场参数的长期变化与日长变化有66年和32年准周期分量，66年准周期比32年准周期强．在66年准周期分量，西向漂移比日长变化超前8．8年，非偶极子磁场能量比日长变化滞后15．6年．日长十年尺度波动和地磁场长期变化的起源不存在因果关系．

琼东南盆地构造沉降史及其主控因素376-383

摘要：以28口钻井、3条主干地震剖面最新解释成果资料为依据的构造沉降史恢复结果表明：琼东南盆地新生代存在三期快速沉降过程和一期缓慢沉降过程：第一期为始新世，第二期为渐新世一早中新世，第三期存在时空差异：在盆地西部乐东凹陷为晚中新世以来，在盆地中东部陵水凹陷和松南一宝岛凹陷为上新世以来；缓慢沉降过程亦存在时空差异，盆地西部中中新世沉降缓慢，盆地中东部中一晚中新世沉降缓慢．第一期快速沉降过程受东亚陆缘扩张和红河断裂左旋走滑共同影响，第二期快速沉降受南海海底扩张和红河断裂左旋走滑联合作用，第三期快速沉降主要受红河断裂右旋走滑控制，缓慢沉降过程与南海海底扩张停止以及红河断裂构造活动处于宁静阶段相耦合．

五台山新生代隆升剥露的磷灰石裂变径迹研究384-392

摘要：五台山是中国三级地貌重要分界线之一太行山脉海拔最高的山，其隆升历史的研究对中国三级地貌形成时代的确定具有重要意义．沿五台山最高峰北台顶向北自上而下至山根和阜平县境内长城岭地区海拔最高点向东自上而下至山根两条剖面，分别采集一系列岩石样品，最后挑选16个样品进行磷灰石裂变径迹研究．通过对封闭径迹长度分布直方图的分析，表明五台山样品自晚白垩纪末以来一直在单调冷却，即五台山在持续地隆升；通过对样品径迹年龄一高程图的分析，同时结合热史模拟及Excel数据拟合，表明晚白垩纪末以来五台山的隆升为分阶段幕式过程，共经历了三期快速隆升：74—58Ma、46～31Ma及15Ma左右．五台山晚白垩纪末以来的隆升与太行山其他地区及周边张宣隆起、泰山等其他山系的隆升在时间上存在对应关系，所以，五台山新生代隆升为区域性构造演化的一部分．

上通流对大陆岩石圈地幔一地壳热结构模式的潜在影响393-401

摘要：本文以多孔介质中大尺度传热问题为基础，结合热平衡理论分析与数值计算，探讨了上通流对大陆岩石圈地幔一地壳热结构模式的潜在影响．根据大陆岩石圈中孔隙波传热概念模型的初步理论分析结果，指出了采用理论分析和数值模拟相结合的方法在研究大陆岩石圈地幔一地壳热结构模式时的重要性．理论分析方法可用来确定岩石圈尺度范围内大陆岩石圈的厚度和大陆地壳相关的边界条件，从而为地壳范围内数值模型的建立提供一些重要信息．数值模拟方法可以用来模拟地壳尺度范围内地壳的详细结构和复杂几何形状．如果地壳内的热分布是所考虑的主要因素，采用具有地壳尺度的合理数值模型可以有效减少计算机工作量．利用理论分析方法求出的岩石圈尺度范围内大陆岩石圈厚度与地幔传导热流之间关系的理论解，不仅可以用来验证模拟大陆岩石圈内传热问题所采用的数值方法，而且可以用来初步研究大陆岩石圈内热分布的基本规律，为研究岩石圈地幔热事件中大陆岩石圈热减薄过程提供相应的边界条件．本文从理论分析的观点初步探讨了中国大陆不同构造背景下大陆岩石圈的热结构模式，其结果与从地球物理和地质资料中获得的大陆岩石圈热结构模式十分吻合．研究结果表明由大陆岩石圈中孔隙波传播所导致的上通流是影响大陆岩石圈地幔一地壳热结构模式及大陆岩石圈地幔与地壳之间物质和能量交换的可能机制之一．

中国大陆及邻区Rayleigh面波相速度分布特征402-411

摘要：本文根据102个数字化台站记录的长周期垂直向面波资料，利用双台互相关方法测量了538条独立路径的基阶Rayleigh面波相速度频散资料，反演获得了中国大陆及边邻地区（70^。E～140^。E，18^。N～55^。N）20～120s（周期间隔为5s）共21个周期的Rayleigh波相速度空间分布图像．检测板测试结果显示中国大陆中东部地区横向分辨率可达3^。，而西部及边邻地区大约5^。．研究表明，中国大陆地区的Rayleigh波相速度分布横向差异显著，大致以104^。E为界，可分成具有不同速度结构特征的东、西两部分．一般较短周期（20～35s）的相速度分布受地形和地壳厚度的影响较大，总体表现为东部速度高，西部速度低；塔里木盆地、青藏地块及其东缘的松潘一甘孜地块形成整个研究区内最为突出的低速异常体，蒙古西部低速特征也较清晰；东部的四川盆地、扬子地块、华南地块、松辽盆地、日本海及蒙古东部高速特征明显．随着周期的增大，青藏地块中部的低速异常体横向尺度逐渐缩小，而喜马拉雅冲断带、塔里木盆地相速度不断升高，意味着青藏低速区受到南、西北、东三个方向的高速区夹击，可能导致高原中部软弱的低速物质向东南方向迁移；同时，东部地区由高速逐渐转变为大面积的低速分布，反映东部地区岩石圈较薄而软流圈发育．随着青藏地块低速特征的减弱，印支地块北部及相邻海域、东海、东北吉林深震区、日本海、中一朝地块至蒙古东部成为120s周期上突出的低速异常体，而上扬子地块包括四川盆地高速特征依然明显，显示出稳定的古板块特征．南北地震带始终呈现出相对较低的速度特征，并成为划分中国大陆具有不同岩石圈相速度特征的东部与西部的天然分界．

利用地震波速研究青藏高原东北缘地壳组成及其动力学412-430

摘要：依据穿过巴颜喀拉地块的北部、秦岭地块、祁连地块、海原弧形构造区和鄂尔多斯地块的玛沁一兰州一靖边人工地震剖面的P波、S波的速度结构和泊松比结构，对青藏高原东北缘的地壳组成进行研究，并探讨其动力学过程．首先，系统地归纳总结出一套将地震测深得到的原位P波速度校正到实验室温压条件下波速的具体可行的方法，利用大地热流值求取地壳不同深度的温度是该方法的关键．然后，将上述剖面的原位P波速度校正到600MPa和室温条件下，结合泊松比与相同温压条件下的实验室岩石波速测量结果进行对比，确定研究区的岩性组成．结果表明，青藏高原东北缘地壳平均P波校正波速为6．43km／s，地壳整体像上地壳一样呈酸性．巴颜喀拉地块和秦岭地块南部的下地壳底部缺失校正速度Vp〉6．9km／s的基性岩，下地壳中酸性互层，下地壳整体呈酸性．其他地块下地壳底部有2～10km厚的校正速度Vp〉6．9km／s的基性岩，下地壳整体呈中性．最后，根据青藏高原东北缘地壳结构和组成的研究成果，支持地壳增厚主要发生在下地壳的观点；提出巴颜喀拉地块和秦岭地块南部曾发生过下地壳拆沉作用，并导致高原的加速隆升．

青藏高原东北缘上地幔各向异性研究431-438

摘要：通过分析位于青藏高原东北缘的区域数字地震台网30个台站的远震SKS波形资料，采用最小切向能量的网格搜索法和叠加分析方法求得每一个台站的SKS快波偏振方向和快、慢波的时间延迟，获得了青藏高原东北缘上地幔各向异性图像．从得到结果看，青藏高原东北缘的各向异性快波方向基本上呈NW-SE方向，并有一顺时针旋转趋势，快、慢波时间延迟是0．70～1．51s．青藏高原东北缘的SKS快波偏振方向与区域内主要构造断裂走向基本一致；各向异性快波偏振方向变化与区域内最小平均主压应力方向变化相似，也与由GPS测量得到的速度场方向变化相似．研究表明青藏高原东北缘上地幔物质在区域构造应力场的作用下，发生了顺时针旋转的形变以至流动，使得上地幔中橄榄岩的晶格排列方向平行于物质形变或流动方向，上地幔变形和上覆地壳变形可能存在垂直连贯变形特征．

西秦岭一东昆仑及邻近地区地壳结构——深地震宽角反射／折射剖面结果439-450

摘要：在青藏高原东北缘，穿过阿尼玛卿缝合带东端完成了一条637km的近南北向深地震宽角反射，折射剖面．获得的地壳结构剖面表明，该地区Moho界面埋深48～51km，北浅南深，横向变化不大，而地壳内部构造在不同的地质构造块体差异明显．在下地壳内出现的两组能量较强的P3、P4波组，反映了研究区下地壳的反射性质和多层结构特征．阿坝弧形断裂以南和阿尼玛卿缝合带附近壳内界面变形强烈，壳内低速异常结构明显，特别是在缝合带下方20km以下的中下地壳异常的低速结构可以解释为存在延伸至中下地壳的破碎带构造特征．在剖面南段反映西秦岭褶皱带至松甘块体相应的地震记录出现复杂、强烈的中下地壳反射和相对较弱的Moho反射震相是该地区地壳结构的明显特征．

用转换函数方法研究腾冲一临沧地区地壳结构451-459

摘要：根据流动数字地震台网提供的三分量地震波形记录资料，应用转换函数及快速模拟退火算法对腾冲一临沧地区30个地震台站下的地壳横波速度结构进行了反演．反演结果说明，研究区壳幔边界清晰、莫霍界面附近速度跳跃明显，由此得出该区地壳厚度在40km左右、并具有从南向北增厚趋势．一个普遍的现象是，在腾冲一宝山地块下地壳存在明显的低速带，低速带的厚度在10～20km间．研究结果进一步表明各台站下方上地幔速度结构复杂．这些结果为探讨青藏高原东南缘下地壳的侧向黏性流动、碰撞板块边界处壳幔物质交换等均提供了重要的地球物理证据，为探讨印一藏汇聚过程中青藏高原东构造结岩石圈变形、高原隆升及其深部动力学有一定理论意义．

地震发生过程的有限单元法模拟——以苏门答腊俯冲带上的大地震为例460-468

摘要：地震预报由目前的经验预报走向物理预报，数值模拟地震过程是其中的关键．文中应用统一的数学公式表述了速率相关的摩擦接触中黏着（sticking）和滑移（sliding）这两种不同的运动状态；有限元计算中采用静力显示的时间积分方法，基于R最小策略，控制时间步长以保持力学状态变化稳定，从而保证有限元计算过程平稳、收敛．以2004年发生过Mm=9．3特大地震的苏门答腊俯冲带为例，模拟了俯冲带上俯冲板片与上伏板块之间的闭锁、解锁、滑动到再闭锁这一准周期性过程，即地震的孕育、发生过程．计算结果表明，俯冲带上具有较大尺度、介质均匀、摩擦系数相同的区域是产生大规模、大幅度整体突然滑动（即大地震）的条件；模拟的苏门答腊俯冲带上的大地震在时问上有准周期性，空间上有迁移特征，破裂由深部向浅部进行；此外，俯冲带的几何特征对大地震的震源位置有很大的影响．