电离层星载阻滞势分析器的误差仿真分析
摘要：阻滞势分析器经过半个世纪的发展，在国际上已经成为就位探测电离层离子密度、离子温度和离子速度的重要手段．本文介绍了阻滞势分析器的工作原理，建立了多种仿真模型，从微观上比较几种模型对粒子的作用特性．栅网和等离子体鞘层是影响阻滞势分析器误差的主要因素，本文重点研究了这两个因素对离子透过率的影响，分析发现鞘层电场会进一步影响栅网的电场畸变，从而加剧栅网对离子的“聚焦”作用．最后，我们通过仿真生成伏安特性曲线，利用理想模型公式进行最小二乘拟合并获得离子参数，对两种模型在不同温度输入时离子密度、离子温度和离子法向速度的探测误差做出了分析．木星极光区亮斑形成机制
摘要：近年来一系列的木星照片显示，除了主极光卵和卫星足迹外，在极光卵内还有极区发射．学者基本认为这是由中磁尾的磁场活动引起的．本文建立一个具有离心力效应的木星稳态磁场模型．并以该模型给出的磁场结果为基础，利用Hill等人1979年总结的木星磁层较差自转的结果进行模拟分析．结果显示在约54Rj（Rj为木星平均半径）至60R，的木星磁场由于较差自转形成涡旋结构，其形状约为5R，的圆形．由于磁力线的扭曲引发大小为数十万安培的电流注入极区电离层，与中性粒子相互作用，从而形成极光卵内的亮斑．非对称型强飓风中的准平衡流特征分析Ⅱ：波动结构
摘要：利用非对称波分量分解和小波分析的方法，对准平衡动力模型下非对称强飓风内中尺度波动的空间结构和时间序列特征进行分析．结果表明，平衡流场中1波扰动占主要地位且具有涡旋Rossby波的典型结构特征，准平衡流各波数下扰动的空间分布反映了中尺度波动的混合性质；模式大气和准平衡垂直运动的全局功率谱中，超过信度检验的强波动信号中不仅包含分别表征重力波和涡旋Rossby波的高频和低频波动信号，还存在表征具有物理性质不可分特性的混合涡旋Rossby-重力波的中频波动．混合波的出现建立了不同频段波动之间的能量交换通道，其信号的变化对飓风系统的强弱变化具有一定的指示作用．非平衡垂直运动的波动强信号则主要集中在高频和低频区域，反映了在飓风强度变化情况下，与高频重力波有关的快波调整过程所引起的垂直扰动的振荡和传播．强垂直风切变对飓风内中尺度波动的切向和径向传播具有重要影响，当环境垂直风切变很强时，准平衡1波扰动在径向和切向方向上均呈“驻波”形态，随着环境垂直风切变的减弱，1波扰动以混合波波速逆基本气流传播．基于卫星轨道扰动理论的重力反演算法
摘要：为了更充分利用低轨重力卫星的高精度观测数据，根据卫星轨道的扰动理论，导出了应用卫星轨道与星间距离观测值联合反演地球重力场模型的算法．该算法的实质是将牛顿运动方程在卫星轨道处进行展开，转化为第二类Volterra积分方程，并采用基于移动窗口的9次多项式内插公式进行数值求解．给出了该算法的观测方程，用QR分解法消去局部参数矩阵，最后采用预条件共轭梯度法求解法方程．利用GRACE卫星2008-01-01～200808-01时间段内的轨道及星间距离观测数据，解算了120阶次的地球重力场模型SWJTU-GRACE01S，该模型在120阶处的阶方差为1．58×10，大地水准面差距累计误差为22．29cm，与美国GPS水准网比较的标准差为0．793m，结果表明：SWJTU—GRACE01S模型精度介于EIGEN—GRACE01S与EIGEN—GRACE02S模型之间，从而验证了该算法的有效性．基于卫星测高交叉点的海洋表面地转流速度
摘要：在流体静力平衡状态下，海洋Coriolis力和压力梯度平衡就形成地转流，世界上大多数海流都近似为地转流．本文利用卫星测高交叉点方法计算海洋表面地转流速度，分析了利用测高交叉点计算地转流速度的不确定性，上升和下降弧段的海面倾斜在分辨率50km上可以达到10。量级，才可能获得优于10cm／s的地转流速度．在低纬度或者纬度接近卫星轨道倾角的地区，由交叉点方法计算的地转流速度精度低于中纬度地区．以中国台湾东部黑潮为试验区，利用最新的中国台湾周边海域大地水准面模型参考场计算高精度的大地水准面高，利用TOPEX／Poseidon和Jason-1的GDR数据（2002～2005年）计算海面高，然后计算交叉点的动力高，确定交叉点的地转流速度，结果与中国台湾NCOR（National Centerfor Ocean Research）的流速基本一致．冰川均衡调整对东亚重力和海平面变化的影响
摘要：新的全球冰川均衡调整（GIA）模型RF3L20（p=0．4）＋ICE-4G考虑了地幔黏滞度沿横向的变化，其黏滞度参数得到大地测量、历史相对海平面变化观测和地震剪切波层析模型的较好约束．本文利用该模型预测了东亚现今重力变化和海平面变化，根据当前末次冰川时空变化和黏滞度参考模型中下地幔下部黏滞度认识的差异，评估了预测的不确定性．结果表明，GIA对东亚地区重力场和海平面长期变化有显著的影响：例如，在哈尔滨、长春、泰安、蓟县、郑州、武汉等测站，GIA重力影响达几十纳伽，可用超导重力仪和未来原子重力仪观测出来；在东亚大陆GIA对GRACE监测的等效水柱长期变化的影响为3％～10％，其中青藏高原西部、华北和三峡地区的影响较大．在东海-太平洋区，GIA的相对影响高达20％～40％；GIA使东亚海域绝对海平面以0．27～0．37mm／a的速率在长期下降，在黄海、东海卫星测高监测的绝对海平面长期变化中，GIA的相对影响分别达6．9％和7．5％；在58个验潮站，平均相对海平面长期上升速率为2．22mm／a，GIA影响为-0．17mm／a，其中14个测站GIA的影响达-0．3～-0．4mm／a．本文GIA预测的结果，对在东亚地区发现弱的地球动力学过程信号、监测水质量长期变化、监测海平面长期变化和分析其机制，提供精密的改正模型．基于贝叶斯理论的接收函数与环境噪声联合反演
摘要：基于Bayes反演理论（Tarantola，1987，2005），在接收函数非线性复谱比反演方法基础上（刘启元等，1996），本文讨论了接收函数与地震环境噪声Rayleigh波相速度频散的联合反演．本文采用修正后的快速广义反射／透射系数方法（Peietal．，2008，2009）计算Rayleigh波相速度频散，并引入地壳泊松比的全局性搜索．数值检验表明：（1）接收函数与环境噪声的联合反演能够有效地解决反演结果对初始模型依赖的问题，即使对地壳速度结构仅有非常粗略的初始估计（例如，垂向均匀模型），本文方法仍能给出模型参数的可靠估计；（2）由于环境噪声与接收函数在频带上的适配性明显优于地震面波，接收函数与环境噪声的非线性联合反演能更好地约束台站下方近地表的速度结构；对于周期范围为2-40s的环境噪声相速度频散，利用本文方法能够可靠推测台站下方0～80km深度范围的S波速度结构，其浅表速度结构的分辨率可达到1km；（3）本文方法能够可靠地估计地壳泊松比，泊松比的全局性搜索有助于合理解释接收函数和环境噪声的面波频散数据．利用本文方法对川西台阵KWC05台站观测的接收函数与环境噪声的联合反演表明，该台站下方地壳厚度为44km，上地壳具有明显的高速结构，24～42km范围的中下地壳具有低速结构．该台站下方地壳的平均泊松比为0．262，壳内低速带的泊松比为0．27．2010年玉树7．1级地震震源区横波分裂的变化特征
摘要：本文对2010年玉树Ms7．1级地震序列的横波分裂的时空变化现象进行了研究．通过在横波窗内S波质点运动图的分析，从位于甘孜一玉树断裂带台站的地震记录中提取了S波分裂的快波偏振方向和快慢波之间的时间延迟．断裂带上3个台站的S波分裂的结果显示了NEE向快波偏振方向，与区域内最大主压应力方向基本一致．观测到了快、慢波到时延迟的趋势性变化，空间上，位于震源区甘孜一玉树断裂带的北支断裂上L6304和YUS台的到时延迟大于位于南支断裂上的L6303的结果，同时YUS台的到时延迟又大于L6304台的；时间上，YUS台的到时延迟在主震后迅速增大，持续一段时间后又减小．横波分裂现象主要由台站下方岩层中随应力分布排列的微裂隙控制，本文结果揭示了主震和余震过程中区域应力场的变化，玉树地震主震区的应力在主震后得到了释放，地壳应力向东南转移，导致了YUS台的到时延迟大于L6304台的；玉树地震的发震断裂是甘孜一玉树断裂的北支断裂，而南支断裂对其影响较小；YUS台附近的地壳应力在主震后得到了增强，随着余震活动导致的应力释放，后期应力减小．sPL，一个近距离确定震源深度的震相
摘要：实际地震波形观测表明，对于大陆结构相对简单的地壳中的地震而言，有一震相出现在P波和s波之间．一般在30-50km附近发育得较好，其能量主要集中在径向分量，而垂向分量的振幅相对径向要小，切向分量上的振幅很弱，且波形以低频为主，通常没有P波尖锐．在利用FK方法计算合成地震图的基础上，发现该震相是由S波入射到自由地表形成水平传播的P波（文献称为surface P wave，自由地表P波）或者包括S波入射到地表后形成的多次P波或其散射震相．由于该震相是由S波和P波之间耦合而形成，本文将其定义为sPL（S coupled into P）震相．理论波形研究表明，sPL相对直达P波的到时差对震中距离不敏感，而随着震源深度的增加几乎呈线性增加，因此可以很好的约束震源深度．本文以2005年江西九江地震为例，证实了sPL确定震源深度的可行性和可靠性．在观测到sPL震相的情况下，离震源50km以内的一个三分量地震台站的波形就可以帮助获得可靠的震源深度，而不需要精确的震中距离．由于sPL震相出现距离较近，对于较小（三级以上）的地震也可以应用，因此在稀疏台网布局情形下sPL对于确定中小地震深度应该具有很好的应用意义．川西藏东地区的地壳均衡异常及其与地震分布的关系
摘要：川西藏东地区是青藏高原物质东移、转而向东南运移的通道地域，该处强烈的构造活动和频发的地震即是由于其深部物质的分异、调整和运移所致．为此，在该地域沿30°N设置了一条跨越特提斯构造域和扬子克拉通不同构造单元的剖面，依据Airy重力均衡理论求取该剖面沿线的理论均衡地壳厚度，并与根据天然地震和人工源地震资料所求得的实际地壳厚度进行对比分析，以探讨该区壳、幔物质的地壳均衡状态．研究结果发现，在本剖面沿线呈现出两处大的均衡异常区，即与四川盆地相比其差异显著，均衡异常强度高、且范围广．在此基础上通过对地壳重力场均衡效应与强烈地震活动之间关系的分析与探讨．认为存在均衡异常的地区是强震发生的主要地带，而由均衡区向不均衡区过度的均衡异常梯度带则是强震预防的重中之重．川滇地区未来强震预测与汶川M_W 7.9级地震孕震过程分析
摘要：根据作者提出的孕震时空区域划分原则，确定了川滇地区地震区（带）划分的合理方案．运用孕震断层多锁固段脆性破裂理论与相关预测方法，给出了各地震区（带）未来强震的四要素预测结果．结果表明，除西昌、丽江与鲜水河地震区在较长一段时间内无破坏性地震发生外，其他地震区都将有破坏性地震发生．本文还分析了汶川大地震的孕震过程．结果表明：导致2,008年5月12日汶川Mw7．9级地震的最直接原因，是1976年发生在松潘一平武的Ms7．2级双震震群事件．水库诱发地震时空演化与库水加卸载及渗透过程的关系——以紫坪铺水库为例
摘要：为了解水库蓄水过程中，水库诱发地震活动的动态响应机制，本文建立了针对水库诱发地震（Reservoirinducedsei smicity，RIS）定量化研究的数理模型，并以紫坪铺水库为例，对库区地质构造及水文地质结构条件、水库蓄水后库区小震活动时空演化特征进行了详细的研究．在此基础上，利用有限元方法计算了水库蓄水过程中弹性附加应力场、有效附加应力场、孔隙压力和断层稳定性的动态变化，讨论了RIS时空演化与库水加卸载及渗透过程的动态响应关系．结果表明：（1）RIS诱发机制的定量化模型可分为2个层次：一是以孔隙介质为载体的流体渗流对岩体变形和稳定性的影响，由流一固耦合形式的岩体变形与孔隙渗流模型进行描述；二是对断层相关的RIS定量研究可将水库附加水头压力沿断层面（区）的扩散与断层库仑应力变化联系起来．两种形式模型方法的结合能为RIS定量研究提供一个相对宏观的力学框架；（2）断裂渗透结构对孔隙压力变化下断裂的力学响应具有重要的影响，研究区主干断裂可能属于一种上盘破碎带导水、下盘地层及断层核阻水的“下阻上导型”的渗透结构类型，不同程度的具有使地表水体向深部渗流的通道性．库区深部岩体渗透稳定性的差异在很大程度上导致了诱发地震活动对岩性条件的依赖．（3）紫坪铺水库蓄水后，小震活动在空间分布上呈现出条带状分布、丛集分布和地震迁移的特点，小震震源深度优势分布在地下4～10km范围内，在通济场断裂与安县一灌县断裂的深部汇聚区域震源分布最为密集．同时，小震活动主要集中发生在脆性程度高、渗透稳定性低的碳酸盐岩地层中，而在岩性较软弱、渗透稳定性高的三叠系须家河组砂泥岩和煤系地层中很少有地震发生．在水库蓄水后地震活动的时间响应特征上，水�硬石膏断层带摩擦稳定性转换与微破裂特征的实验研究
摘要：断层带摩擦稳定性转换及其对应的微破裂特征对于地震成核条件和慢地震机理研究具有重要的意义．本文利用双轴实验装置研究了硬石膏断层带摩擦稳定性的转换及其对应的应变变化、微破裂特征，并分析了实验标本的微观结构．实验结果表明，σ2和加载点速度对断层滑动稳定性具有显著影响．在低σ2条件下，硬石膏断层带出现不稳定滑动，变形以局部化的脆性破裂和摩擦为主；随σ2的增加，断层由不稳定滑动向稳定滑动转换，断层带变形方式逐渐转变为分布式的破裂．在低σ2条件下，硬石膏断层带在较低加载点速度下表现为速度强化且滑动稳定，在中等加载点速度下表现为速度弱化并伴有准周期性的黏滑，在较高加载点速度下又有转向速度强化的趋势，σ2的提高使得速度弱化的范围逐渐减少，滑动趋于稳定．上述两次转换对应不同的微破裂特征，在较高速度下从速度弱化转换为速度强化时，断层滑动伴有能量较小但频度很高的微破裂活动，而在较低速度下从速度弱化转换为速度强化时，断层滑动伴有间歇性的微破裂，这与断层带的微观结构特征有较好的对应关系，表明其转换机制是不同的．高温高压下麻粒岩电导率研究
摘要：麻粒岩是下地壳的重要组成物质，模拟其在下地壳温压条件下的电导率对于认识下地壳的电导率分布具有十分重要的意义．本文用交流法在1GPa下，373～1002K范围内研究了麻粒岩样品的复阻抗，并且对测量结果进行了阻抗谱分析．研究结果表明，复阻抗对频率具有依赖性，且随温度的升高，复阻抗的实部、虚部均变小．在实验给出的温度范围内，电导率结果符合Arrhenius关系式．当温度在373～663K范围内时，实验所获得的激化焓为0．31eV，表明样品的电导率由低能带杂质离子所控制；当温度在673～1002K范围内时，激化焓为0．67eV，此时可能为小极化子导电．将所得电导率结果与西南峨边马边地区以及华北应县～商河地区的大地电磁结果进行了对比，发现在所模拟的下地壳温压范围内，实验室测得的电导率位于野外MT数据范围内．提取地震热异常信息的功率谱相对变化法及震例分析
摘要：本文以静止卫星长波辐射资料为数据源，针对其资料的变化特征，提出了一种地震热异常信息提取的方法，即“功率谱相对变化法”．并应用该方法对汶川地震以及有资料覆盖的中国大陆其余5次6．5级以上地震进行了分析研究．结果表明，地震前均出现了不同程度的功率谱信息增强现象，特征周期与特征幅值表现为位于潮湿（低海拔）地区的地震特征周期较短，特征幅度峰值较小，而位于较干旱（高海拔）地区的地震特征周期较长，特征幅度峰值较大；这些特征值便于被识别；该信息提取方法可有效应用于地震相关信息的提取和分析中．利用地震数据反演海水温盐结构
摘要：利用地震剖面获取海水层温度、盐度、密度等物理参数成为地震海洋学研究的一个重要问题．本文提出了以CTD（Conductivity Temperature-Depth）温盐深剖面仪观测资料为约束的波阻抗、温一盐结构反演方法．该方法包括两个步骤：首先把少量的CTD作为“约束井”进行地震数据的波阻抗反演；然后利用从CTD资料获得的研究海区的温一盐关系式，结合波阻抗数据反演得到温度和盐度剖面．通过合成数据的试算表明，基于少量的CTD资料控制，利用地震数据可以反演得到高分辨率的二维温度、盐度结构．基于地震数据的温一盐结构反演方法有望弥补传统物理海洋学观测方法的不足，为海洋学研究提供大量的基础数据，有广泛的应用前景．大地电磁资料精细处理和二维反演解释技术研究（二）——反演数据极化模式选择
摘要：针对大地电磁二维反演中TE、TM极化模式的选择问题，设计了多个二维、三维模型进行了正演计算，从数据对比和反演结果对比两方面入手，分析研究了三维模型和二维模型响应数据的差异、反演中极化模式的选择、以及三维模型数据的二维反演近似等问题．研究结果表明：在三维模型条件下，利用二维模型进行反演时，TE模式对模型的二维的近似程度要求远高于TM模式；当三维结构影响较明显时，利用TM模式数据进行二维反演比利用TE模式或利用TE＋TM模式联合反演都更合理，反演结果中的虚假结构明显减少；对于TM模式，相位受三维畸变影响较小，视电阻率较大，所以二维反演中可适当加大相位的权；对于实测数据的二维反演，应优先考虑采用TM模式数据进行二维反演，其次是TM＋TE模式，一般不要单独采用TE模式．基于MNS技术的三维大地电磁场正演模拟方法研究
摘要：目前大地电磁三维正演模拟的主要问题是计算效率偏低．Pankratov等提出了一种精确的、稳定的和宽频的三维电磁场正演计算方法，并成功应用于大地电磁场正演模拟中．该方法使用体积积分方程法，利用改进的Neumann序列（MNS）技术来求解Maxwell方程，成功地避免了解大型的线性方程组．在本文中针对这一主要问题尝试引入了广义双共轭梯度法来迭代求改进的Neumann序列中的解，与传统的迭代方法相比可以提高迭代的效率．同时使用了将格林函数分解为两部分在波数域求解，这样比常规的利用快速汉克尔变换求解效率更高．最后试验了两个模型，并与三维交错网格有限差分法计算结果相比较，证明该方法的正确与有效，并且通过具体计算表明该方法在精度保证的条件下计算速度上具有明显的优势．
