等离子体片离子分界线的模拟研究
摘要：等离子体片离子向内磁层的渗透在亚暴和磁暴过程中都起到了重要作用．以往对于等离子体片离子向内磁层的渗透都是通过固定磁矩的磁层离子漂移轨道理论来进行的．本文将过去的（U，B）空间中固定磁矩的磁层离子漂移轨道理论扩展为固定能量的磁层离子漂移轨道理论，讨论了等离子体片质子在向地球输运过程中，不同能量的质子开放轨道和封闭轨道的分界线的特性，及其随Kp指数的变化．在高能端，随着能量的升高，等离子体片质子分界线地心距离逐渐增大，且分界线的晨侧地心距离远远大于昏侧的地心距离．在低能端，随着质子能量的降低，质子分界线地心距离逐渐增大，且其分界线的昏侧地心距离要大于晨侧的地心距离．模拟结果还显示随着Kp指数的增强，等离子体片中不同能量的质子分界线都向地球移动．但在低能端和高能端，质子分界线的行为是不一样的．在低能端，随着Kp指数的增大，质子内边界形状基本保持不变．但在高能端，随着Kp指数的增大，质子内边界形状也将发生变化．在E=20keV，Kp=6和E=10keV，Kp=3两种情况，质子分界线甚至出现了两个分离的区域，一个是环绕地球的封闭轨道区域，一个是晨侧孤立的锥型区域．等离子体片能量为E的质子的内边界就是具有不同磁矩的Alfven层上能量为E的点的连线．TC-1热离子谱仪对等离子体片离子内边界的观测显示模拟结果与观测结果符合得很好．利用三站卫星闪烁数据测量电离层不均匀结构漂移速度
摘要：本文介绍一种利用相邻多站卫星闪烁信号之间相关性测量电离层不均匀结构漂移速度的方法．实验分析结果表明秋分前后我国低纬（海口）地区电离层不均匀结构的漂移速度在50～110m／s之间，方向为东向．地方时22：00之前漂移速度的值变化较大，之后相对比较稳定．对同一次电离层闪烁事件，取不同采样长度的数据进行处理，得到的漂移速度整体上的变化趋势基本一致．结果表明，该方法是一种有效可行的方法，时间分辨率可以达到1min．钠多普勒激光雷达回波光子数仿真及大气参数反演
摘要：钠多普勒激光雷达利用中层顶区域的钠原子作为示踪物，探测中层顶区域大气风场和温度剖面．本文主要分析钠多普勒激光雷达的探测原理和大气参数反演算法．利用MSISE和HWM93等大气模型给出背景大气温度、密度及风场，并给定钠原子数密度剖面，从激光雷达方程出发，模拟计算了激光雷达的瑞利散射和钠共振荧光散射回波光子数．利用模拟的回波光子数剖面数据，反演得到大气温度、视线风速和钠原子数密度剖面，反演结果与模拟计算用的背景参数符合很好，验证了这一反演方法的正确性．分析了激光频率偏移和激光线宽变化对反演精度的影响．平流层爆发性增温对中国天气气候的影响及其在ENSO影响中的作用
摘要：本文通过分析1957-2002年平流层爆发性增温（SSW）的环流特征，研究平流层爆发性增温可能对我国天气气候的影响．平流层爆发性增温发生后平流层高纬地区有异常的环流变化，但是这种变化并不仅局限于平流层内部，其产生的环流异常能够向下传播，并对对流层的天气和气候产生影响．研究发现，平流层出现强爆发性增温后，平流层异常温度场和位势高度场在中、高纬度形成AO型振荡并向下传播，使得对流层低层西伯利亚高压增强、阿留申低压加深，500hPa东亚大槽加深且偏西，导致东亚冬季风增强，我国北部大部分地区气温偏低．而在爆发性增温前，强行星波扰动使得东亚大槽加深，西伯利亚高压和阿留申低压同时增强，也可能导致东亚冬季风偏强．E1Nifio可能激发出强行星波，有利于强SSW事件的发生．通过上述的两个过程可能造成东亚冬季风的加强，这将会对“E1Nifio事件通过对流层过程而引起东亚冬季风减弱”的结论有一定影响．因此，ENSO事件影响东亚冬季风及中国的天气气候存在不止一种途径，具体影响情况应该是几种途径的综合结果．北太平洋副热带高压年际变异与ENSO循环之间的选择性相互作用
摘要：利用NcEP／NCAR大气再分析资料以及Hadley中心海表温度资料，针对北太平洋副热带高压（简称副高）的完整系统，通过分析超前于ENSO事件的海平面副高年际异常特征及其对ENSO事件的触发作用以及ENSO事件对500hPa副高和海平面副高的滞后影响，结果表明了北太平洋副热带高压年际变异和ENSO循环之间存在选择性相互作用．即在大多数情况下，一方面，前期海平面副高减弱会导致热带西太平洋表面西风异常，通过海洋平流过程触发E1Nino事件在夏季发生发展，在秋冬季成熟；而另一方面，E1Nino事件在秋冬季发展成熟后，增强了赤道中太平洋的对流性热源，通过对异常热源的动力响应，同期和次年夏季500hPa副高增强，又通过增强的Hadiey环流作用，副热带地区下沉运动增强，从而使得次年夏季海平面副高增强，增强的海平面副高又有利于触发下一个LaNina事件．副高年际变异和ENSO循环之间相互作用的选择性主要取决于副高异常是否接近于赤道以及ENSO事件本身的持续性．这种相互作用有利于在热带太平洋海气系统产生准两年振荡．GRACE卫星精密定轨随机模型精化
摘要：合理的随机模型是确定高精度卫星轨道的前提条件，目前广泛应用于地面观测数据的随机模型主要有高度角模型和载噪比模型，本文通过对GRACE卫星实测数据的分析表明上述随机模型均不能很好地描述GRACE卫星星载GPS观测值的噪声特点，为此，文中提出了扩展的高度角模型和扩展的载噪比随机模型．利用自主研发的精密定轨软件，分别采用高度角模型、扩展的高度角模型、载噪比模型、扩展的载噪比模型对GRACE卫星进行了轨道确定．数值结果表明：（1）高度角模型的运动学轨道径向精度为3．4cm，扩展的高度角模型的为3．3cm；（2）载噪比模型的运动学轨道径向精度为4．9cm，扩展的载噪比模型的则为3．4cm，精度提高了1．5cm经比较分析，文中提出的扩展的高度角模型和载噪比模型能更好地描述GRACE卫星观测值噪声特点，并能取得更高的卫星定轨精度．联合卫星测高和模式资料研究海水热含量变化
摘要：本文在考虑洋底压力变化的情况下，利用2003～2008年融合多颗卫星的测高资料估计了全球和中国近海的海水热含量变化．顾及洋底压力（OBP）变化以及热膨胀系数随海水深度变化的影响，提出的改进方法提高了对中高纬度地区热含量变化的估算精度．在OBP变化较为明显的北太平洋区域Ⅰ（30°N～50°N，170°E～190°E）、南印度洋区域Ⅱ（40°S-60°S，100°E～120°E）和南太平洋区域Ⅲ（40°S～60°S，100°W～120°W），改进方法的均方差较传统方法分别降低了16．3％、60．5％和48．4％．同时研究表明，卫星测高的精度以及盐度变化是影响中高纬度地区热含量估计精度的重要因素．在中国近海地区，东海和黄海的热含量主要表现为周年变化；南海区域的热含量除周年变化外，还存在半周年项和年际变化项，且南海的海水热含量近年有增加的趋势．D—InSAR技术在长白山天池火山形变监测中的误差分析与应用
摘要：选取长白山天池火山区15景JERS-1L波段SAR存档数据，利用二轨法进行SAR差分干涉处理．最终用4景JERS-1数据获取了覆盖相似时间段的3幅D-InSAR形变图，提取了研究区1994～1998年的地表形变场．研究表明：远离天池火山的平坦区域形变微弱；从天池火山的山脚向上到2000～2200m高程处，表现为逐渐增强的隆升形变，最高形变速率达到LOS（视线向）5mm／a．尽管没有同期地面实测资料验证，但研究结论与2002～2005年的一等水准测量结果及地震活动性具有定性的一致性；与Kim的同期InSAR研究具有定量的可比性．在时间上向前延伸了对长白山天池火山的形变监测时段，为研究长白山天池火山活动状态提供了更多的形变信息．北京城市化对夏季大气边界层结构及降水的月平均影响
摘要：为克服针对一次或几次天气过程研究城市化对边界层结构及降水影响的局限性，尝试研究北京城市化对夏季大气边界层结构及降水的月平均影响，本文首先总结了2006年8月份的主要天气过程，分析了气象站观测的10m高度风速、2m高度气温、2m高度比湿和24h降水的月平均分布特征，然后利用WRF／Noah／UCM模拟系统，进行了该月30个个例的高分辨率数值模拟及检验分析，并通过多组不同城市化情景的敏感性试验对比分析了城市化对夏季大气边界层结构及降水的月平均影响．研究表明：本文所用对高分辨率数值模拟结果进行月平均的方法可以较合理地模拟出城市化对大气边界层结构及降水的影响，并再现观测到的各站风频差异．8月份，北京城市化对气温的影响高度白天约为800m，近地面气温升高1℃以上；夜间约为200m，对近地面气温的影响达到最大（1．4℃以上）．白天，城市化使城市及下风向的一些区域风速略有减小；夜间，城市及周边区域200m以下风速明显减小，且在100m左右高度处风速减小最明显，减小达0．8m／s以上．城市化白天使700m以下比湿减小，近地面处减小达1．2g／kg以上，夜间使近地面空气比湿略有减小．城市化对城市区域平均降水量的影响随城市发展的不同阶段而不同．初步模拟分析表明，北京城市化已使上风向区域以及城区三环以内降水量减少，海淀和昌平降水明显增加．蒙古-贝加尔地区上地幔小尺度对流及地球动力学意义
摘要：上地幔小尺度对流是控制区域地球动力学过程的主要机制之一，蒙古-贝加尔地区的一些区域动力学过程被认为与上地幔小尺度对流相关．本文目的在于利用重力资料研究蒙古贝加尔地区的上地幔小尺度对流，并探讨其与构造动力学的关系．基于区域均衡重力异常与上地幔小尺度对流的相关方程，本文利用区域均衡重力异常资料反演了蒙古贝加尔地区上地幔小尺度对流流场及作用于岩石层底部的应力场．结果显示，蒙古-贝加尔地区地幔流场及对流应力场呈现非常复杂的图像，流场及应力场分布与地表构造具有很好的相关性．西伯利亚地台和蒙古褶皱带下地幔流场和对流应力场均较弱，这与这些地区现今较弱的构造活动性是一致的．贝加尔裂谷区下存在地幔上升流，对流应力场呈拉张状态，但应力场的幅值较小（约8MPa），表明地幔对流不是贝加尔裂谷开裂的主要控制因素．Hangay高原、阿尔泰和戈壁-阿尔泰下存在地幔上升流，对流应力场为拉张状态，这一方面可能构成Hangay高原隆升的深部动力机制，另一方面，也为Amurian板块西边界划分提供了动力背景．地震台阵对2010M8．8智利地震破裂过程的直接成像
摘要：对2010年2月27日智利近海发生的M8．8级巨震，本文反向投影美国地震台网宽频带台站记录到的远震P波辐射能量，得到地震破裂前缘随时间的变化关系．图像表明，智利M8．8级强震破裂过程是一次不均匀的双向破裂过程，整个破裂过程持续了近150s，破裂尺度跨越震中南端80km，北北东向上近200km．青藏块体8级左右地震前中强地震活动图像的相似性演化
摘要：2008年5月12日，四川汶川发生8．0级特大地震．汶川地震前，青藏块体曾出现与2001年11月昆仑山口西8．1级特大地震前相似的大规模中强地震活动图像．为了探讨8级左右地震前的中强地震活动规律，本文研究了1900年以来中国大陆地区8级左右地震前中强地震的时空分布特征，认为①青藏块体8级左右地震前一般会出现中强地震活动图像的两阶段演化，第一阶段主要表现为中强地震沿印度板块与青藏块体接触带附近分布、青藏块体内部平静，第二阶段主要表现为中强地震向青藏块体内部扩展，形成大规模中强地震条带，未来主震一般发生在大规模中强地震主条带或者多组条带的交汇处．②该演化规律可能反映了印度板块作用于欧亚板块（尤其是青藏块体）产生的大区域地壳运动与构造应力场的动态变化过程，对预测青藏块体8级左右地震（尤其是8级以上特大地震）有一定意义，对预测新疆块体8级左右地震有参考价值，但尚不适用于中国大陆东部地区．③从更大范围考察中强地震活动图像的演化，有可能发现大地震前的场兆信息，对分析、预测未来的8级左右地震是一个有意义而且可行的方向．本文还对汶川地震的孕震过程和大规模中强地震条带的形成机理作了初步的探讨．基于地壳介质各向异性分析江苏及邻区构造应力特征
摘要：江苏及邻区（116°E～123°E，30°N～36°N）跨中国大陆3个地质构造单元（华北地台、扬子地台、华南褶皱系），本文采用江苏区域数字地震台网（1999~2008年）共10年的观测资料，使用地壳介质剪切波分裂系统分析方法（SAM），获取研究区域内共11个台站的剪切波分裂参数．研究结果表明，江苏及邻区背景应力环境并非来自单一的某个一级构造单元，而是受到3个地质构造单元的共同约束．研究区域西南部的应力环境主要受到板桥一南渡断裂、茅山东侧断裂、幕府山-焦山断裂共同作用，具有局部构造应力特征．研究区域东南部应力环境空间分布特征以长江为界，长江以北地区主压应力场方向为NW方向，而长江以南地区的主压应力场方向为近E-W方向．据此推断，长江以南可能存在近E—W方向的活动构造，长江可能是两个具有不同应力特征活动构造的边界．自贡市西山公园地形对地震动的影响
摘要：不规则地形和土层对地震动的影响较大，建（构）筑物选址及其抗震设防必须考虑地形和土层场地的放大效应，以避免或减轻其震害．利用自贡地形台阵记录的汶川地震（Ms8．0）的主震加速度时程，基于传统谱比法分别研究了地形和土层场地对地震动的放大效应．结果表明：（1）地形场地在低频的放大效应不明显，最大仅为1．24；在高频的放大效应较显著，在1～10Hz频带，山顶的放大效应最大，EW、NS和UD地震动的最大放大效应分别为4．15、3．61和2．41，对应频率分别为5．72Hz、6．46Hz和7．44Hz；在10～20Hz频带，靠近山顶的山脊上某个地震动分量的放大效应最大，7#台站EW、5#台站NS和7#台站UD地震动的最大放大效应分别为9．10、5．56和2．52，对应频率分别为16．97Hz、16．91Hz和17．91Hz．（2）地形场地的最大放大效应随高度有增加的趋势，且在0．1～10Hz频带随高度增加的趋势更加明显．（3）土层场地水平向地震动在2Hz以上开始明显放大，竖向地震动在4Hz以上开始明显放大；EW、NS和UD地震动的最大放大效应分别为13．4、12．168和6．0，对应频率分别为6．94Hz、7．55Hz和10．8Hz．（4）土层场地与地形场地的最大放大效应相比较，前者显著大于后者，对于水平向地震动，前者至少是后者的3倍以上；对于竖向地震动，前者至少是后者的2．5倍以上．（5）无论是地形场地还是土层场地，地震动的最大放大效应均有水平向大于竖向的特征．川滇地区横波Q值动态变化
摘要：Q值的动态变化能够反映地壳应力、裂隙、地下流体等的变化趋势，为进一步理解地震的孕育发生提供证据．文中尝试将选自中国地震年报、四川省地震台网观测报告及云南省地震台网观测报告的数据分成6个时间段，分别对每个时间段的数据进行成像，来获得Q值的动态变化图像．首先选择一个具有超过14000条射线数据的时间段，通过原始数据加噪音的方法和Bootstrap方法对ML振幅成像的结果进行误差和可信度分析，然后在误差可接受的基础上，再对每个时间段的数据进行成像．研究结果发现：（1）原始数据的观测误差和忽略震源辐射花样对成像结果的影响比较小，40％的噪音所造成的结果误差最大不超过6％．（2）用Bootstrap方法获得的结果最大误差不超过平均Q值的8％，说明振幅层析成像方法在川滇地区的应用因采用大量数据所获得的结果是稳定可靠的，误差是比较小的．（3）分辨率测试发现，川滇地区在射线超过50条的区域，分辨率能够达到20’．（4）分别对每个时间段进行成像，从而获得Q值变化的动态图像．每个时段的区域平均Q值与中强地震的个数有明显的正相关关系，即地震个数越多，则区域平均Q值越大，这可能是区域整体应力变化的结果．通过分析地震的分布和Q值动态变化的关系还发现，大多数中强地震不是分布在Q值变化最大的区域，而是分布在Q增加和降低最大区域之间的过渡区域，这可能是由于差应力变化在过渡区最大，更容易触发地震造成的．随机分布多导体圆柱目标散射的快速计算及其成像模拟
摘要：用二维迭代方法快速地解析计算多导体圆柱目标的散射场，其中各圆柱目标自身的一次散射以各自中心为原点的柱面波函数叠加，匹配各圆柱表面的边界条件获得展开系数；各圆柱间的散射相互作用由坐标变换实现，具体体现在圆柱中心偏移产生的初始相位上．为考虑各个柱目标间的二次散射，将每个柱目标自身的一次散射看成另一柱目标的激励场，利用柱面波函数的加法定理和边界条件匹配来计算各柱目标间的二次散射贡献．类似的处理可获得三次或更高次的散射计算．与矩量法（MoM）的数值结果比较，验证了该方法的有效性，明显提高了后向散射的计算速度．对于随机生成的多个圆柱目标模型，解析计算一定频带厂和360°方位角θ范围内均匀离散样点的后向散射场．为抑制数据截断产生的振铃效应，对频率向的散射数据用Hamming窗实现平滑过渡．为充分利用快速Fourier变换（FFT）的高效计算，对f-θ平面上的离散散射数据用二维的三次样条插值处理，得到X—Y平面的均匀离散数据．最后，用FFT方法快速实现逆合成孔径雷达（ISAR）成像模拟，很好地重构了各圆柱体目标的位置和大小尺寸．北京地磁台K指数3小时扰幅修正及K指数计算机标定
摘要：我国基本处于磁纬40°以下地区，K指数的3小时扰幅一般取：3—6—1224—40-70-120-200—300nT．这一K指数3小时扰幅是以磁纬20．88。的余山地磁台观测数据为基础，按照Bartels提出的一系列准则而确定的．然而，由于不同地磁台地磁纬度的不同，K指数的3小时扰幅也需要进行相应的修正．本文以北京地磁台（磁纬29．63°）为例，通过频次比较的方法，分别以佘山台K指数和Kp为标准，根据1994～1999年共6年的北京地磁台H分量分均值数据，给出了一个比较合理的北京地磁台K指数3小时扰幅：3．9—7．8—15．6—31．2—47．5～70120200--300nT．基于这一3小时扰幅，采用修正的FMI方法标定了1997年北京地磁台的K指数．将标定结果与磁暴基础数据库中北京台、余山台和Kp指数进行频次比对，并进行同一3小时段标定差异统计．数据分析表明，修正后比修正前K指数的标定更加合理．北京房山岩体的磁组构特征及其对岩体侵位的约束
摘要：岩浆岩的磁组构与岩浆流动、侵位时应力和冷凝后遭受后期构造改造作用有关．本文分析了北京房山岩体东山口-凤凰亭剖面岩石磁化率各向异性（AMS）变化．热磁曲线和磁滞回线分析显示，岩石的主要载磁矿物为多畴磁铁矿颗粒．AMS磁化率椭球体呈压扁状，磁面理发育且产状陡倾，磁化率各向异性度P值平均值高达1．189．自边缘相（东山口）到中心相（凤凰亭），岩石磁化率椭球的扁率E值和形状因子T值逐渐减小，说明磁组构主要反映岩浆流动和岩体侵位时近NNE—SSW方向的挤压作用，在侵位冷凝后并没有遭受到明显的构造改造．
