顶部电离层电子密度和温度的统计背景及其地磁活动变化
摘要：通过对DEMETER卫星从2004年11月7日至2005年11月30日期间探测到的710km高度顶部电离层的电子数据进行网格化（纬度2°×经度4°）统计平均，本文分析了不同地磁条件下顶部电离层电子密度和温度的全球分布情况．不论是在地磁宁静还是地磁活动期间，顶部电离层电子密度的分布都存在着一个巨大的威德尔海异常（夜间电子密度高于白天的）区域（30°w～180°W和30°S--75°s）、夜间中纬槽（35°N～60°N和35°s～60°s）和夜间南大西洋地磁负异常区域的低密度结构，而且电子密度在磁倾（dip）赤道附近最大，说明710km高度的顶部电离层并不存在赤道异常．和电子密度的分布相反，电子温度在磁倾赤道附近最小，在等离子体层顶附近最大．在地磁活动期间，顶部电离层电子的密度普遍增加，同时电子密度的赤道峰值向中纬区扩宽．但是，地磁活动并没有明显地改变威德尔海异常区和夜间中纬槽的空间范围．另外，地磁活动对电子温度的影响并不明显，它仅造成了等离子体层顶附近的电子温度增大．基于改进型图像信息方法的汶川地震前电离层参量时空特征研究
摘要：震前加速破坏阶段地壳岩石破裂过程中可能辐射电磁信号，提取与之相关的电磁信号异常有助于认识地震孕育及破坏过程，从而为防震减灾提供支持．本文提出了改进型图像信息方法（Modified Pattern Informatics Method，MPI方法），并用于汶川地震前电离层参量时空特征信息的提取．通过分析对比处理前后的DEMETER电磁卫星时空图像可以发现，原始时空图像一般存在季节性和空间性的变化规律，较难获得有意义的信息；而采用MPI方法处理后，则发现汶川大地震前，电离层参量存在明显的异常变化．从而，证明了MPI方法具有消除背景趋势、突出短期变化的能力，可以有效地提取强震相关的电磁前兆信息．电离层人工调制激发的下行ELF／VLF波辐射
摘要：通过大功率ELF/VLF调幅高频波对电离层进行加热，形成电离层虚拟天线，可以作为发射ELF/VLF波的一种有效手段．本文使用汪枫（2009）的调制加热模型，计算高频加热电离层产生的低频辐射源强度，采用全波解算法分析辐射的低频波向下传播过程中的衰减和反射问题，并采用HAARP实验参数，模拟出在海面上接收到的低频信号强度为PT量级，与实验数据一致．模拟结果表明，加热泵波功率、低频调制波频率、以及加热纬度位置是影响ELF/VLF波辐射和传播的三个主要因素．夏季北极平流层大气基本结构特征
摘要：北极地区（60°N～90°N）平流层纬向风和气压场有明显的季节变化，不同高度层季节变化的时间有差异．北极平流层从冬至夏，季节转换从上向下推进，从夏至冬，季节转换从下向上推进．以20hPa为例，平均而言，4月上旬以前，北极被极涡控制；4月中旬北极地区高压的势力开始超过低压，5月上旬，北极高压正式建立；7月份达到最强，8月份开始减弱，8月底结束．北极高压中心位置随时间的变化可分为北美型、欧亚型和过渡型三种．平流层下层，气压场和风场的结构与平流层中上层有明显不同，而且南亚高压与北极高压连在一起；从垂直结构看，北极高压从上至下与100hPa的南亚高压连在一起，高压中心轴线是倾斜的．东亚降水格局：季风与瞬变涡动的竞争
摘要：利用再分析资料ERA-40计算了东亚气候平均对流层水汽输送（MT）、平均气流水汽输送（MMT）、瞬变涡动水汽输送（EMT）及其散度，并同降水场进行比较分析．结果表明，季节平均水汽散度场同东亚降水分布型存在一定的配置关系，水汽辐合区对应于降水大值区，辐散区降水较少．东亚大部分地区MMT散度大于EMT，但符号相反，即MMT是MT的主要部分，决定了后者散度空间分布特征．夏季风期间，东亚MMT表示季风水汽输送，其大尺度辐合区对应于季风降水区，辐散区覆盖了西北内陆干旱区．中高纬EMT四季均为恒定向北的水汽输送，是内陆干旱区和非夏季风控制区降水水汽的主要供给者．从夏到冬EMT水汽辐合区扩大，MMT辐合区缩小，后者的散度决定了东亚干湿气候区分布．因而季风与瞬变涡动竞争形成东亚独特的降水格局．这些特征的揭示为东亚区域气候形成与变异机理研究提供了新思路．1998年夏季案例分析表明，长江、松花江和嫩江发生流域性洪涝灾害主要是大尺度夏季风水汽输送异常辐合造成，瞬变涡动贡献不大．偏振激光雷达探测的北京地区云的统计特性分析
摘要：本文给出了CALIPSO卫星偏振激光雷达自2006年6月至2010年3月间探测的北京地区大气云层的统计特性，并根据理论研究结果对激光雷达探测的云进行了分类，当云的温度低于0℃时发现了过冷水的存在．统计结果表明：温度在0℃以上时，大气中的云大部分为水云；温度在0℃至-25℃之间时，大气中会有过冷水和水平导向的片状晶体的冰云存在；温度低于-45℃时，大气中的云则大部分由随机导向的晶体颗粒组成．最后，本文给出了水云、过冷水和卷云消偏振度、光学厚度和分布高度的季节特性：在夏季和春季时卷云的消偏振度及其高度值要比在冬季和秋季时的值高，并且卷云的高度受到平流层顶高度的调制；水云的消偏振度及高度值在夏季和春季时的值要比在秋季和冬季时的值高；在夏季和秋季时过冷水的高度达到最大值．结果表明：卷云的消偏振度值随着其高度的增加和温度的降低而相应地增加，然而过冷水的消偏振度值却随着其高度的增加而减少．基于准地转垂直运动方程对Q矢量的进一步探讨
摘要：Q矢量是诊断大气大尺度垂直运动的重要物理量．在厂平面近似下，从原始运动方程组出发可以推导出Q矢量以及相关的半地转Q矢量、非地转Q矢量和湿Q矢量等表达式，但这种传统的推导方法没有考虑大气准地转运动的属性．本文利用数学物理变换，直接从准地转ω方程出发推导出Q矢量及其相关表达式，从而克服了传统方法在大气准地转运动属性表达方面的缺陷，并进一步讨论了传统方法在Q矢量相关表达式推导和物理意义表达方面的不足．应用Bjerhammar方法确定GPS重力似大地水准面
摘要：GPS技术的发展提出了新的大地边值问题——GPS重力边值问题．本文将Bjerhammar方法应用于GPS重力问题的求解，并在给出理论公式的基础上，针对实际计算中虚拟场元的分布和求解、虚拟球半径的确定及奇异积分等问题提出了具体的解决方案．文中通过比例因子k在虚拟球半径和GPS重力数据密度问建立起联系，并推导出其近似值．在此基础上，利用收集到的某地区的4870个GPS重力数据计算了该地区的似大地水准面，65个高精度GPS水准点进行的外部检核表明其精度为±2．4cm．经二次多项式拟合后，另外29个GPS水准点外部检核精度达到±1．4cm．不同分辨率GPS重力数据的计算结果表明，尽管比例因子＆的近似值不是最优值，但其对重力场逼近效果影响不是很大．这些结果说明了将Bierhammar方法应用于GPS重力边值问题求解的合理性及本文计算方法的可行性和可靠性．青藏高原腹地东西分区和界带的地球物理场特征与动力学响应
摘要：青藏高原是东亚大陆一个特殊的块体，无论是介质属性，还是构造格局在深部与浅部都是不均匀的和各向异性的，其演化进程也是非线性的．基于综合地球物理场研究发现：青藏高原在NS向挤压和EW向扩张错综力系作用下，形成了东、西分区的构造格局，它们的界带位于900±20E的范围内，即表明青藏高原基本上为由三块（西、中、东）组成．在此界带与其东、西两侧的重力场、地磁场、地热场、地震波场、深部介质与结构和其物质组成的属性均存在着显著差异，表征出分区（界）的特异深层过程和动力学响应．利用共转换点叠加方法研究华北地区地壳结构
摘要：利用华北地震台阵L测线的35个台站记录的895个远震数据进行了接收函数的计算，并利用HW叠加方法得到华北克拉通西部陆块东侧和中部陆块内基岩台站下方的地壳结构．利用得到的基岩台站下方的地壳结构和通过波形模拟方法得到的渤海湾盆地的沉积层结构作为背景模型对测线进行共转换点（CCP）叠加成像．在渤海湾盆地，通过增大CCP叠加方法中的共转换点单元，使得由于沉积层基底反射信号过强而难以识别的Ps转换波信号得以增强，获得渤海湾盆地下方的地壳结构．由CCP叠加的结果可以看出：华北克拉通地壳西厚东薄．西部陆块东侧的吕梁山下方地壳出现了地壳的突然减薄，减薄幅度约3km．在减薄处的西侧，地壳逐渐加深，由44km左右加深至46km左右，之后在减薄处突然减薄至43km左右，推测该减薄处可能是西部和中部陆块在深部的分界点；中部造山带地区的重力梯度带的西侧，地壳较为平缓，厚约42km左右，山西断陷盆地下的地壳出现r略微的上升，幅度为2km左右．大同盆地东侧下方的台站出现了Moho面的不连续，可能是地幔物质上涌的通道．在太行山前缘的重力梯度带内地壳迅速变浅至33km左右，渤海湾盆地内地壳厚约32km左右，冀中坳陷带下方地壳变浅，最浅可达29km．沉积层基底的深度与地壳厚度呈负相关关系，可能与渤海湾盆地受到的拉张剪切作用力相关．华北地区地壳厚度与泊松比研究
摘要：华北地区地壳结构和物理性质是研究华北克拉通破坏机制的重要依据．本文通过收集分布在华北克拉通区域的323个宽频带地震台记录到的2007年8月到2009年3月间发生在全球范围内6．5级到8．5级的共93个远震事件的波形资料，较完整地得到了华北及其周边区域台站下方的接收函数、地壳厚度和泊松比分布情况．研究发现：（1）华北克拉通地壳厚度大范围减薄不仅仅发生在东部，而是已经到达南北重力梯度带附近；（2）在鄂尔多斯的周边裂谷盆地，地壳也出现了减薄现象；周边裂谷区的泊松比大于鄂尔多斯内部，局部区域的泊松比高达0．3左右；（3）从地壳厚度和地形的相关性来看，华北地区的地壳厚度与地表地形存在着明显负相关的关系，这与艾利均衡假说相一致，可能意味着华北地区的地壳正在经历着缓慢的破坏与均衡同时进行的过程；而华北克拉通中曲部和东北部则显示出明显的不均衡现象．郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区地壳速度结构
摘要：郯庐断裂带是我国东部规模最大的深断裂带．为了揭示该断裂带的深部结构，本文利用江苏、安徽、山东、上海和浙江地震台网记录的近震到时资料，对8700个地震事件重新精确定位，进而开展了多震相地震走时成像法反演地壳速度结构．通过分析郯庐断裂带鲁苏皖段及邻区三维地壳速度结构图像，发现（1）研究区内不同构造块体具有差异明显的地壳速度结构，即下扬子断块总体速度偏低，华北断块速度高于下扬子断块，大别断褶带和苏鲁断块整体速度最高；（2）在上地壳5～15km内苏鲁超高压变质岩带的P波速度明显高于其他地区，中地壳速度与周围区别不大，但下地壳该区域速度也较高；（3）在20～25km深度范围内，30°N～36°N，115°E～124°E间显示为低速异常区，研究区内发生的中强地震与该低速异常区分布有较强的空间对应关系；（4）莫霍面总体呈现西深东浅，南深北浅的形态；（5）研究区内沿郯庐断裂带速度结构呈现分段性，反映了不同构造块体间的速度差异，郯庐断裂带具有明显的构造块体边界特征．深地震测深揭示的华南地区地壳结构及其动力学意义
摘要：20世纪70年代以来，我国实施与华南地区有关的深地震测深剖面达57条．本文收集该区的深地震测深研究成果，利用保真能力强的三维克里金插值技术构建了100°E～125°E，18°N～34°N区域内的三维地壳速度模型．基于三维地壳结构模型，分别探讨了华南地区不同构造单元地壳厚度空间变化特征、地壳属性、上地幔顶部地震波速变化以及太平洋向欧亚板块的俯冲方向等．研究结果表明：（1）扬子地块平均地壳厚度为40km左右，地壳平均速度为6．30km／s；华夏地块平均地壳厚度32km左右，地壳平均速度6．24km／s．（2）扬子地块的四川盆地与全球地台区具有相似的地壳速度一深度变化特征，华夏地块与全球伸展区结构相似，台湾造山带具有较典型全球大陆弧的特点．（3）华夏地块上地幔顶部Pn波平均速度为8．02km／s；台湾造山带Pn波平均速度为7．98km／s；扬子地块的Pn波速度为7．94km／s，包含四川盆地（Pn速度达8．02km／s）和川滇地区（Pn速度最低为7．75km／s）．川滇地区和松潘一甘孜褶皱带东部构造活动性较强，四川盆地和华夏地块相对较稳定．（4）推测太平洋板块向欧亚板块俯冲的方向为NW—SE方向．日本9级和缅甸7．2级地震热辐射表现特征
摘要：应用中国静止气象卫星热红外遥感亮温资料获得其相对功率谱信息，对大范围全时段的相对功率谱信息进行了分析，其结果为：日本9．0级和缅甸7．2级地震发生前存在显著的亮温变化，震前6个月左右异常开始出现，相对变化幅度达10倍以上；这两次地震的异常区域大小和时间变化形态存在明显差异，可能是地质和气候环境所致．汶川地震近场加速度基本参数的方向性特征
摘要：以2008年5月12日的Ms8．0级汶川地震强震记录为基础，根据场地条件和断层距，选取198组三分量近场加速度记录，按照台站相对于破裂传播方向的位置将其划分为破裂前方和破裂后方两类场点．为了考虑破裂传播的方向性和地震辐射图对地震动不同分量的影响，将每组地震动的两个正交水平分量旋转成为垂直断层走向和平行断层走向的分量，然后分别对破裂前、后方向上的垂直断层、平行断层和竖向分量地震动的三个基本工程参数——峰值、反应谱和持时进行定量对比和分析．研究结果表明，汶川地震中地震动的峰值、反应谱和持时均显示出了明显的方向性特征：（1）在峰值方面，破裂前方场点的峰值明显大于破裂后方的峰值，而且破裂前、后方的峰值差别随着断层距的增大而逐渐减小；（2）在反应谱方面，在反应谱的各个自振周期段，破裂前方的平均反应谱明显高于破裂后方的平均反应谱，并且当周期大于2s时，破裂前、后方反应谱谱比最高可以达4倍左右；（3）在持时方面，破裂后方场点的持时明显大于破裂前方的持时，差别也可达数倍．因此，虽然汶川地震是一次以逆冲为主兼具右旋走滑的地震，但是由于此次地震以单侧破裂为主，破裂传播的方向性使得近场地震动的峰值、反应谱和持时三个基本参数中均体现出了明显的方向性特征．汶川地震前地脉动信号的单台法研究
摘要：汶川地震前，我国及周边地区地震台站记录的地脉动信号显著增强，对这段时期内的地脉动信号进行频谱分析发现，它们的能量主要集中在0．20Hz附近．通过单台法对该频段信号进行定向，发现多个大陆和海岛台站记录的地脉动信号来源方向均指向我国东部海域，且方向变化与同期的威马逊台风路径保持很好的一致性．结合已有的地脉动信号强度随与台风中心距离增加而衰减的研究，我们认为汶川地震前的地脉动信号增强是由台风引起，而不是汶川地震的前兆．远场地震波辐射能计算以及对近断层地面运动的约束
摘要：从圆盘断层模型出发，根据地震波能量表象定理推导出了滑移弱化过程中远场S-波辐射能量表达式，并同已有的动力学模型作了比较．结果表明，得到的模型能量值或视应力的取值强烈地依赖于断层上的动态、静态应力降和破裂传播速度，而破裂速度则对应了断层带模型中断层破坏过程所耗散的能量．动摩擦应力上调和应力下调力学机制在能量求解中得到了充分考虑，弥补了D-模型和M-模型的不足．结合近断层滑移所作的功或应变能的释放，得到了近场能量辐射的一般表达式，并讨论了其物理意义以及对近断层强地面运动预测的潜在意义．采用近场地震波辐射能量同加权滑移速率的关系，给出了估算近断层质点运动速度的近似解，由此计算了2008年5月12日Mw7．9中国汶川地震和1999年9月21日的Ms7．6中国台湾集集地震的加权滑移速率，结果同早期Brune模型给出的瞬态解和近断层台站的真实记录相似．需要强调的是，所得能量解可应用于对未来强地面运动预测新的物理约束参数．如果对真实地震远场能量求解达到相当的精度，则对未来强地面运动模拟中包括地震矩、静态和动态应力降在内的物理参数选取就可以给出一个合理的估计．暴雨触发局部地震活动的一个典型例子：2010年6月广西凌云-凤山交界3级震群活动
摘要：在前期严重干旱的背景下，2010年6月27～30日广西西北部出现大暴雨过程，大范围积水成涝．降雨量最大的凌云、风山交界于6月28日17时开始出现密集的微震活动，形成显著的震群事件．自6月28日至7月15日共记录地震2739次，其中2～2．9级（ML，下同）41次，3级以上地震3次，最大为7月1日10时27分3．2级地震．凌云一凤山震群微震活动与暴雨过程具有明显的时空相关特性，在时间上略有滞后．震中附近大范围内碳酸盐岩类岩溶等浅层构造非常发育，震中位于NW和NE向断裂交汇区域，断层破碎带的存在，成为流体下渗的优先通道．震群空间分布集中、震源深度浅，63％地震的空间范围（半径）或震源深度小于1．6km、88％的小于2．5km，98％的小于3．4km．较大地震震相特征显示，震群活动有流体参与并显示岩溶塌陷特征．由于流体沿断层面的快速下渗，微震似有沿断裂带展布的特征，但较大地震震源机制结果不支持震群活动缘于断层构造运动的猜想．位于震中区流动台记录的大多数地震的垂直向初动向下，且较小地震初动向下的比例更高，意味着大多数微震活动可能缘于岩溶塌陷或裂隙闭合．基于传染型余震序列模型（Epidemic Type Aftershock Sequencemodel，简称ETAS模型）的定量检测结果显示，流体对凌云凤山震群的触发作用非常强烈，同时震群地震自激发亦较强．基于孔压的一维扩散方程，模拟了流体渗透导致不同深度孔压随时间的变化，结果显示，流体渗透导致的孔压增加是凌云一凤山震群发生的主要力学动因．在上述研究的基础上，初步提出凌云凤山震群可能的发震机理．
