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地球物理学报 2009年第05期杂志 文档列表

地球物理学报杂志空间物理学·大气物理学·大地测量学

地球磁尾中重联产生的磁流通管的运动1131-1137

摘要：本文通过MHD理论研究了细磁流通管在二维静止平衡介质中的运动．用地球磁尾中的一维细丝来表示流通管，通过数值模拟可以得到细丝随时间变化的一些性质．重联产生的细丝磁场比周围磁场偶极性更强，运动时表现出了很强的地向流．结果还显示了阿尔芬波、慢激波等MHD波从磁层的赤道面传播到地球电离层上并部分地反射回来．细丝在电离层上的足点的赤道向运动滞后于赤道面上的地向运动．虽然在模拟中细丝的初始等离子体压强低于周围压强，但是当它开始迅速向地球方向运动时，它的等离子体压强很快上升到与周围压强相当，甚至有时候大于周围压强的值．

2003年Hallowe’en磁暴后新质子带形成和损失机制的研究1138-1145

摘要：本文利用低高度极轨卫星NOAA／POES的观测数据，对2003年Hallowe’en磁暴期间新质子带的形成和损失机制做了细致的研究和分析．结果表明新质子带的形成是诸多因素共同作用的结果，包括强太阳质子事件（Solar Proton Events，SPEs）、大的地磁暴和行星际激波．所有这些因素构成了新质子带形成的前提条件，尤其是行星际激波是形成新质子带不可缺少的因素．此外本文提出了磁暴主相对高能质子注入磁层稳定捕获区起到重要贡献．本文还运用绝热捕获判据分析了新质子带的损失机制，证明了由于磁暴期间环电流积累造成磁场大的扰动，破坏绝热不变量的守恒，导致新质子带粒子的损失．

与日夜交替线移动相关的中尺度电离层扰动GPS网观测1146-1155

摘要：本文选取由国际GPS服务中心（IGS）提供的北美中纬度地区GPS网TEC观测数据，通过多通道最大熵频谱分析方法研究了2005年（太阳活动低年）地磁活动平静期间日出和日落时由于日夜交替线的移动而激发的中尺度电离层扰动（MSTID），并统计分析其季节变化特性．结果表明：（1）日出或日落期间，在中纬度地区经常观测到由日夜交替线移动激发的中尺度电离层扰动．扰动主要沿日夜交替线运动方向传播，平均持续时间约2～3h；振幅在0．2～O．8TECU之间，水平波长，水平相速度和周期分别为300±150km，150±80m／s和25±15min；（2）由日夜交替线移动激发的中尺度电离层扰动在春秋分出现率较少；在夏季，扰动在黄昏时出现率达最大值，在日出后少量出现；而冬季则日出后的扰动效应更为明显．分析表明，在中纬地区，这种扰动出现率随季节的变化与不同季节的日出日落时刻太阳EUV辐射通量变化过程的快慢，以及电离层中离子损失过程快慢有关．

基于GPS和大气传输模型的InSAR大气改正方法研究1156-1164

摘要：利用GPS数据改正InSAR大气影响中，GPS站网的低空间密度是限制改正精度的一个主要因素．文中引入大气传输模型（ATM）来考虑大气状态在时间上的演化，并兼顾了风向的估计，把GPS-ZWD（GPS湿延迟）时间序列观测值转换为空间上分布比较稠密的GPSZWD网络，然后利用该稠密网络在空间上内插产生水汽延迟图，来更好地模拟InSAR影像获取时刻的水汽场，提高大气改正精度．实验结果表明，在研究地区有限的数据条件下（即只有6个GPS点的情况下），GPS＋ATM算法在重现大气信号能力方面比单纯的使用影像获取时刻的GPS-ZWD数据要强，并且其对长波的大气误差去除更明显；用来做实验的三幅差分干涉图中，GPS＋ATM算法对两幅以长波信号为主的干涉图中的大气影响分别降低了21.7％和22．6％，比仅使用SAR过境时刻GPS—ZWD数据时的结果分别改进了4．5％和8．7％．而对以短波信号为主的干涉图没有明显提高．

积云并合扩展层化型积层混合云的数值模拟分析1165-1175

摘要：积层混合云是我国的主要降水云系，也是人工影响天气的主要作业对象，从云降水物理的角度来研究云系的形成和发展维系具有重要的意义．基于积层混合云的重要性，本文从个例研究入手，利用中尺度数值模式WRF，模拟2005年5月17～18日发生在我国西南山区（主要以贵州省为主）的积层混合云降水过程．发现这次过程是由对流云并合扩大层化形成的．云系形成以后，云系附近会不断有对流云生成，并在移动过程中并合进入云系，补充云系发展维系所需的含水量和能量，促使云系不断维持．在积层混合云系的内部，对流云和层状云区不断地发生作用．对流云给周围的层状云不断输送含水量和能量，支持着层状云的发展．云系内部两种云相互作用的结果体现在：对流云内的上升气流速度逐渐渐小，层状云的上升气流速度不断维持，总上升气流面积区扩大．对流云的降水量不断减小，而层状云的降水不断维持，带来了大面积持续时间很长的降水．

降水过程对断层CO2气体异常排放响应的个例分析1176-1183

摘要：为了从观测事实的角度揭示岩石圈的热异常对大气圈的影响，本文利用怀来后郝窑测点的断层气CO2排放观测数据和中国752站降水的逐日观测资料，分析了断层气CO2异常排放与降水事件的时空演变联系．个例分析结果表明，断层气CO2的异常排放会导致局地降水的增多．以1991年为例，伴随着断层气CO2排放的异常增加，在大范围降水负异常的背景下，CO2排放点周边区域出现显著的降水正异常（降水距平百分率大于零）区．同时，CO2异常幅度较大的时段，相应的降水正异常区的中心值也较大．此外，分析降水响应断层气CO2排放异常的时间还发现，断层气CO2异常排放对其后10天内的降水过程影响最为显著．

亚洲和北美干湿变化及其与海表温度异常的关系1184-1196

摘要：利用多通道奇异谱方法（MSSA）分析了1953～2003年亚洲和北美Palmer干旱指数（PDSI）与热带和北半球温带海洋海表面温度异常（SSTA）的主要周期振荡特征及其相互联系．结果表明：亚洲和北美PDSI以及SSTA均存在明显的3～6年的年际以及10年左右的年代尺度振荡；此外，亚洲PDSI还存在显著的6～8年的年际振荡．SSTA的年际振荡主要体现了ENSO的变化特征，而其年代尺度振荡的空间分布具有热带太平洋和北太平洋共同作用的类ENSO型．同时，MSSA的分析结果给出了亚洲和北美主要振荡信号的时间和空间演变特征．相关性分析表明，亚洲和北美PDSI的年际及年代尺度振荡均显示明显的对SSTA强迫信号的响应．对于年际振荡，亚洲PDSI对SSTA响应强于北美，但年代尺度振荡则反之．此外，亚洲和北美PDSI对于SSTA信号响应的关键区域也随时间尺度的不同而发生变化．亚洲的西西伯利亚、青藏高原东西两侧以及中西伯利亚东部在年际和年代尺度上均为受SSTA影响最显著的区域；在年际尺度上，北美中部地区的干湿变化与SSTA存在显著相关，而在年代尺度上，美国西部更易受SSTA年代尺度振荡的影响．

沙漠绿洲地区夏季地表能量收支的数值模拟1197-1207

摘要：本文在MSPAS（Modified Soil—Plant—Atmosphere Scheme）的基础上，引入了一个有效的晴天大气辐射传输方案，建立了一个能在物理上真实地模拟陆气相互作用及其反馈机制的二维模式MLAIM（Modified Land Atmosphere Interaction Model）．本文利用HEIFE实验的观测资料对MLAIM的模拟结果进行了检验，对其中不合理的部分进行了分析，指出了在干旱半干旱区陆面过程参数修正的必要性，对干旱半干旱区土壤水分传输以及大气近地面层湍流输送的参数化方案进行了改进．改进后的模式能够较好地模拟夏季连续晴天条件下沙漠的地表能量收支，因此，本文利用MLAIM研究了绿洲对其周围沙漠地表能量收支的影响，并对地表能量收支各分量之间的相互作用进行了分析．结果表明，绿洲向其下风向沙漠的水汽输送是导致其上下风向沙漠间地表能量收支差异的最重要的因子．

应用Lane-Emden方程分析下月幔厚度与月核半径大小1208-1213

摘要：文中取圈层结构和球对称形态为月球的基本结构假设，并以月球平均密度和无量纲惯性矩作为约束，数值求解月球Lane-Emden方程，得到下月幔厚度和月核大小的变化范围．结果表明月核的密度在4．7～7．0g／cm。范围内变化时，月核半径的变化范围为704-356km，相应的月幔厚度的变化范围约为33-381km，月核占月球总质量的百分比在0．6％～7％之间变化．所得结果可为后续的关于月球内部结构的研究提供一定的参考．

利用GPS与InSAR研究西安现今地面沉降与地裂缝时空演化特征1214-1222

摘要：西安孕育严重的地面沉降及地裂缝灾害，严重制约着城市的现代化发展，本文采用GPS精密定位和InSAR遥感差分技术对西安地面沉降和地裂缝进行变形监测与分析，获取了西安地面沉降与地裂缝整体变形现状的珍贵信息，通过对这些变形信息的研究分析，揭示了西安现今地面沉降与地裂缝时空演化特征和机理：随着停止或限采地下水，西安地面沉降量级由20世纪90年代中期的最大年沉降速率20～30cm／a减少到不足10cm／a，且超过60％的沉降区域的年沉降速率已由90年代中期的5～8cm／a减少到不足2cm／a；原有的沉降中心大部分已不存在或大大减小；地裂缝在时空活动与分布上与地面沉降存在明显的关联性；地面沉降和地裂缝随着西安高新区的建设向南、西南、东南逐步扩展．

台湾地区地壳形变的弹性块体位错模型1223-1232

摘要：在经典的非震形变位错模型中，地壳形变被认为是活动块体刚性运动和上部断层锁定影响的叠加，本文对此模型进行了改进：（1）用活动块体整体运动和内部线性应变、旋转的贡献代替活动块体刚性运动的贡献；（2）用分层介质地壳模型代替半无限介质模型计算断层锁定的影响．利用改进后的非震形变位错模型，拟合了台湾地区1990～1995年间GPS观测资料．结果显示，在东部海岸山脉区，约有30mm·a^-1的汇聚率被奇美断层消耗掉，运动速度从奇美断层向北迅速衰减．在西部平原地区，南部断层是岛内锁定最为强烈的断层，该地区相应的也是史上灾害性地震多发的地区．根据反演结果计算出的应变率与旋转率分布与前人结果在大部分地区一致，主应变率场显示台湾大部分地区存在近NW—SE方向的主压应变，主压应变方向呈扇形分布．旋转率场显示台湾东部和南部地区存在着逆时针旋转率，而西部和北部地Ⅸ则为顺时针旋转率．

地球物理学报杂志地震学·地球动力学·地热学

华北东北部的面波相速度层析成像研究1233-1242

摘要：本文用华北临时地震台阵197个宽频带台站2006年12月～2007年6月记录的面波资料，用双台法测定了435条路径上周期8～75s的基阶瑞利波相速度频散曲线．通过Ditmar ＆ Yanovskaya方法反演得到33个周期分辨率为30－50km的相速度分布图像．分析研究了4个具有代表性周期的相速度分布图像，这些图像揭示了华北东北部地壳上地幔速度结构的横向非均匀性质．10s周期的相速度分布图像清晰地勾绘出了华北东北部盆地与山区及其内部次级构造单元的边界，平原与山区的相速度存在明显的差异；华北东北部6级以上的强震大都分布在16s周期高相速度与低相速度急剧变化的过渡带上，规模较大的断裂也大部分位于过渡带的边界附近；在研究区域中部，26s周期的相速度出现一个明显的呈北东向展布的相速度梯度带，该梯度带与重力梯度带位置相近，说明该重力梯度带两侧的地壳速度结构差异较大．

接收函数方法估计Moho倾斜地区的地壳速度比1243-1252

摘要：造山带地区的复合力系作用往往使Moho界面发生变形，局部表现为倾斜状态．为了得到这些区域精确地壳速度比结构，本文基于H-κ方法发展了H-κ-θ方法．该方法不仅考虑了倾斜Moho层的响应，同时利用径向和切向接收函数信息，增加了对扫描的约束．利用该方法对青藏高原东南缘地壳厚度和速度比结构进行研究，结果表明：研究区内地壳明显存在不均匀性，松潘-甘孜地体平均地壳厚度约为60km，四川盆地西缘约为47km，扬子地台约为43km，三江块体和扬子地台东南缘已接近正常地壳厚度；松潘-甘孜地体与扬子地台相邻部位地壳平均地震波速度比（Vo／Vs）普遍偏高，且四川盆地西侧发现一绕盆地边缘的弧形高Vp／Vs异常区（〉1．88），我们推测该异常可能由青藏高原向东逃逸的地壳流体受到高强度的四川盆地阻挡，在其西侧堆积所致．

倾斜裂隙介质反透射系数研究1253-1262

摘要：自然界的裂隙排列并非都是直立的，在复杂地壳应力作用下裂隙排列很可能是倾斜的．本文从各向异性弹性动力学基本方程出发，在特征矩阵方法基础上提出了计算任意倾斜裂隙介质水平界面上的反射、透射系数的简单方法，并利用该方法计算了倾斜裂隙介质P—P波、P—SV波和P—SH波的反透射系数．结果表明，P-P波、P—SV波和P—SH波的反透射系数与倾斜裂隙的倾角、测线方位以及偏移距这些物理参数之间存在一定的依赖关系．此外我们计算了C波的零入射相角时的反射系数，发现该反射系数跟裂隙倾角、裂隙的方位角有着明显的对应规律，且各向异性越强时，该反射系数越大．这些研究对于深入了解倾斜裂隙的动力学特征具有一定的意义．

岩浆活动与构造应力的相互作用及其与火山活动状态的关系1263-1269

摘要：本文考虑一个包含岩浆囊和火山隆起的三维黏弹性地壳有限元模型，通过数值模拟的方法揭示了岩浆活动与构造应力之间的相互作用．首先，在底部岩浆的持续补给作用下，总结了火山地表形变、应力大小和岩浆囊过剩压力在岩浆补给不同状态下的特征和表象；同时本文研究了构造应力场变化对火山岩浆囊应力的影响，发现10MPa的板块应力作用能够引起岩浆囊内±1．2～1．6MPa的压力变化，这个量级足以对岩浆囊形成扰动，从而引发各种火山活动．

福州盆地强地面运动特征的有限元数值模拟1270-1279

摘要：区域性地震波强地面运动的量化数值模拟分析结果可以用来指导城市规划建设，并在防震减灾中发挥重要作用．本文采用有限元数值模拟方法来模拟由地震激发的区域地震波强地面运动过程，并得到地表峰值速度和加速度的分布特征．考虑到福州是东南沿海的重要省会城市，其明显的盆地结构特征使它很容易遭受强地震灾害的影响．因此本文以福州盆地为主要研究对象，假定盆地的主要断层某一位置在未来可能发生灾害性地震，则该地震会激发地震波的强地面运动，并由于地形、沉积层等主要影响，在盆地内部发生放大．通过对地震波传播过程的数值模拟和后处理分析，给出了该盆地的地表峰值位移、峰值速度和峰值加速度分布图谱．该图谱可为未来的福州城市规划和抗震减灾提供定量科学参考依据．

双探针型海底热流计的结构优化1280-1288

摘要：本文在现有海底热流探针制作技术条件下，首先建立了脉冲式双探针海底测量单元的有限元数值模型，模拟获得多组参数下的温度-时间数据，作为“实测”数据，再用脉冲加热有限长线热源（PFLS）模型求解待测介质热导率及其相对误差上限（REλ—UL），并以REλ-UL最小为原则，对双探针热流计的结构进行优化．结果表明：（1）在不同探针脉冲强度（q）、温度测量误差（△Tm）和探针长度（L）组合下，都存在最佳探针间距（Best_r），使得REλ-UL降到最低；（2）随着q增大或△Tm减小，Best_r逐渐增大；（3）当q、△Tm及探针半径（α）都给定时，Best_r与探针长度（L）呈线性正相关；（4）当α=1．0mm，且q、△Tm分别取为628．0～1100．0J·m^-1、0．5～1．0mK，若L在20．0～42．0mm之间时，则Best_r在18．O～30．0mm之间，此时介质热导率相对误差上限可控制在5．5％以内，同时测量温度可在6min内达到最大值，即脉冲加热开始后，温度测量只需约7min，便可满足介质热导率的求解，这比目前常用的Lister型热流计所需海底测量时间缩短8min左右．

地球物理学报杂志勘探地球物理

基于反射地震记录变子波模型提高地震记录分辨率1289-1300

摘要：本文给出了地震记录变子波模型的一种近似数学表达式．基于该表达式研究了反射系数序列不满足白噪假设和子波在地下传播时发生变化这两种情况下地震道谱的组成及结构，讨论了谱白化及反褶积方法在这两种情况下效果不佳的原因．然后基于变子波模型，提出了一种新的提高地震记录分辨率的方法：第一步，用自适应于地震记录的Gabor分子窗把地震记录恰当地划分成若干片断，每段内信号近似平稳，然后将地震记录变换到时间一频率域；第二步，在变换域对每个分子窗内信号的振幅谱进行处理以拓宽频带；最后把处理后的时间一频率域函数反变换回时间域得到提高分辨率后的结果．本文提出的方法具有能较好地适用于反射系数不满足白噪假设的情况及提高分辨率后的地震记录能较好地保持原地震记录的相对能量关系等优点，模型和实际资料算例结果均表明，本文方法在拓宽地震资料频带及保持地震记录局部能量相对关系方面均明显优于谱白化方法．