基于COSMIC掩星探测资料的云底高反演研究
摘要：本文基于相对湿度廓线进入云层时的突变实现云底高反演的思想,采用2008年11月至2009年1月的COSMIC掩星湿空气数据反演全球云底高度,并与探空资料反演结果进行对比分析,得出以下重要结论：（1）当温度-40℃＜t＜0℃时,分别将云看作水云与冰云进行云底高反演,对比反演结果表明,该温度范围内若把云相态当作纯液相将造成高云及多层云的漏检测；（2）掩星对云底较低的低云云底高的反演效果不如探空仪,但对高云及多层云有更好的检测能力,且掩星反演结果普遍大于探空仪；（3）为深入分析掩星与探空仪同时检测到有云时的云底高反演差异,按照云层数相同与不同分别进行讨论.当云层数相同时,通过计算反演结果的平均偏差与标准偏差,发现二者在低纬地区差异最大,而且单层云的偏差较大,但多层云中三层云与四层云的反演结果比较一致；当云层数不同时,掩星检测的单层云在探空仪检测结果中“破裂”为多层云,导致二者反演结果存在较大偏差.WRF模式不同陆面方案对一次暴雨事件模拟的影响
摘要：本文利用中尺度模式Weather Research and Forecasting Model （WRF） 3.1版本及National Centers for Environmental Prediction （NCEP）分析资料,就2003年6月下旬我国江淮及南方地区的强降水事件,以24 h短期天气模拟的方式,研究了模式中四个不同陆面方案对降水模拟的影响.结果表明,此次暴雨事件模拟对不同陆面方案是比较敏感的,模拟区域内雨量级别越高,不同方案的TS评分差异就越大,较大范围雨量可存在30％的差异,四种方案的暴雨中心值可存在100％～150％的较大差别；不同陆面方案还导致了模拟平均感热通量及潜热通量的系统性差异,这些差异的分布具有地域特点；陆面方案通过两种机理对模拟降水产生重要影响,即主要影响地表蒸发量,以及主要影响低层环流及水汽辐合,从而分别影响模拟的较大范围降水（如,平均约7％、最大约30％的较大范围雨量差异）及包含模拟降水中心的较小范围暴雨（如,方案间暴雨中心雨量可存在100％～150％的较大差别）.可见,不同陆面过程可从不同空间尺度、不同程度上影响暴雨天气,改进陆面方案可以提高WRF模式对暴雨的模拟能力.遗传算法反演地球等离子体层离子密度分布
摘要：本文介绍了采用一维遗传算法从地球等离子体层极紫外图像反演地球等离子体层He＋密度的原理.首先采用通量管近似和磁偶极近似将三维问题转化为一维问题.通过引入权矩阵,将极紫外光强积分离散为求和函数,再采用一维实数编码遗传算法反演得到磁赤道面等离子体层He＋密度,最后通过磁力线追迹得到三维密度分布.算法采用动态全球核心等离子体模式模拟的密度和光强分布作为初始输入参数,并通过遗传算法得到相应密度分布.反演结果表明,等离子体层密度相对误差在8％以内,光强相对误差趋于0,算法有效可行.本文研究为中国探月二期工程中月基极紫外图像反演奠定了基础.Weimer电场模式在地球磁层内的特征
摘要：地球磁层中的电场是研究磁层物理的重要参数,目前常用的对流电场有均匀晨昏电场和投影电场.电离层电场可以看做磁层电场沿磁力线在电离层的投影,本文选取的电离层电场模型为Weimer（2001模式）电场.利用T96磁场模式,沿磁力线将电离层电场投影到磁层空间,得到一个新的磁层电场模式,并讨论了磁暴、行星际磁场（IMF）、太阳风参数和亚暴等对磁层电场的影响.利用该模型计算的电场结果与卫星探测结果相符.基于“嫦娥一号”激光测高数据的月球极区光照条件研究
摘要：月球极区光照模型为研究月球车着陆点选择和水冰存在的探测提供了依据.利用“嫦娥一号”探月卫星获取的激光测高数据,得到了全月面高精度的数字高程模型（DEM）,特别是在月球两极地区,地形细节清晰可见,为极区光照模型的建立提供了精确的数据基础.本文通过由测高数据建立的DEM和月球轨道参数相结合,采用地形最大高度角法,对月球极区的光照条件及其应用进行了研究和分析.光照率的计算周期为19年,考虑了黄道和白道交点进动的影响（18.6年）.计算结果表明：（1）未发现有持续光照区；（2）有长久阴影区存在；（3）在南极或北极的夏季,撞击坑边沿高地处可以享受到连续的光照；（4） Shackleton撞击坑可以作为月球车着陆的首选目标之一.联合Envisat和ALOS卫星影像确定L’Aqui—la地震震源机制
摘要：2009年4月6日意大利L’Aquila地区发生了Mw6．3级地震，该地震造成了300余人的人员死亡．本文联合不同波长、不同入射倾角的升降轨Envisat和ALOS卫星的差分干涉数据对该地震进行震源机制解的反演研究．研究首先对卫星雷达影像进行二通差分干涉处理，获取了覆盖L＇Aquila地震震区的完整InSAR同震形变场，然后结合四叉树和均匀采样方法对原始观测数据进行降采样．在此基础上，联合GPS形变观测数据，利用弹性半空间矩形和三角位错模型，以及断层自动剖分技术对断层面进行最优离散剖分，反演获取了发震断层的精确几何参数和最优断层滑动分布，结果显示分布式三角位错滑动模型能够很好地解释观测到的地表形变场．反演结果表明发震断层是一个以正倾滑为主兼有少量右旋走滑的盲断层；基于观测数据最优确定的断层单元的最短边长为0．4km，最长边长为6．3km；此次地震的滑动分布主要发生在5～14km深度的范围内，最大滑移量为1．07m，释放的能量为3．43×10^18N·m（Mw6．32），与地震学的研究结果非常一致．燕山地区承德盆地下白垩统磁性地层学研究及其对华北克拉通破坏的制约
摘要：华北克拉通破坏的重要标志是岩石圈减薄、地慢性质转变以及伸展构造活动.长期以来这一重大地质事件发生的时代备受关注,目前已有大量地质、地球物理和地球化学研究结果,但对于华北克拉通破坏的准确时代,尚存争议.本文试图从地磁学的角度为华北克拉通破坏时代提供可靠约束.选取位于华北克拉通北缘的燕山造山带中段一承德盆地作为研究对象.磁性地层学研究结果表明研究剖面记录了三个磁极性段：下部正极性段（N2）、中部负极性段（R1）和上部正极性段（N1）,与2004年地磁极性年表对比并结合129～128 Ma的火山岩同位素年龄（与B.Schoene私人通信）,认为剖面下部正极性段（N2）对应于M3n,负极性段（R1）对应于M1r,上部正极性段（N1）对应于Mln,由此得出承德盆地袁家庄剖面沉积作用起始年龄约为128Ma.作为华北克拉通重要断陷盆地之一,承德盆地的沉积年龄可以为华北克拉通破坏时代提供有力约束.岩石磁学研究结果表明,研究剖面火山岩的剩磁载体十分复杂,可能与伴随华北克拉通破坏峰期出现的地壳变形、岩浆活动、地幔上涌、下地壳重熔等深部动力过程密切相关.综合分析结果表明,华北克拉通破坏的峰期为128～125Ma.基于地壳介质各向异性分析青藏高原东北缘构造应力特征
摘要：青藏高原东北缘由于受到多个构造块体的共同约束,表现出复杂的地球物理特性和地质特性,本文利用甘肃数字地震台网（2001-2008年）的观测资料,采用系统分析方法（SAM）,进行地壳剪切波分裂分析,获得研究区内18个台站共1005条记录的剪切波分裂参数.研究结果表明,青藏高原东北缘介质各向异性在空间上存在差异,慢剪切波延迟时间表明了地壳介质各向异性的强弱变化特征,快剪切波平均偏振方向则反映了本区区域构造应力的空间变化特征.分析认为,祁连山—河西走廊活动构造区直接受青藏地块与阿拉善地块间相互作用,与青藏地块构造应力一致；甘东南活动构造区的应力环境主要受到内部活动断裂的共同作用,具有局部构造应力的特征.用单元降刚法探索中国大陆强震远距离跳迁及主体活动区域转移
摘要：中国大陆强震有成组活动、远距离跳迁和不同时段形成主体活动地区的特征.本文利用强震发生位置处单元降刚法,对中国大陆地区强震的远距离跳迁和主体活动地区转移机理进行了数值模拟研究.得出的新认识是：（1）在地壳中存在初始应力场的环境中,已发生强震区部分丧失承载能力（模拟中作为显著降低单元组的弹性模量来处理）,可以引起大范围兆帕量级的应力场调整,它是后续强震可远距离跳迁的主要因素；（2）一个活动期中,中国大陆强震主体活动地区及其迁移,受主要活动断层分布、初始应力场和边界载荷的配置方式的综合影响,但在十年左右的活动幕中,边界载荷的配置方式可能是控制主体活动地区及主体活动地区转移的重要因素.马尼拉海沟俯冲带热结构的模拟研究
摘要：俯冲带热结构的数值模拟研究是对地表观测研究的重要补充,也是验证地球动力学模型的重要方法.本文沿马尼拉海沟俯冲带东火山链（ EVC）和西火山链（WVC）各取一条剖面,依据地质、地球物理条件,进行了有限元热模拟计算.计算过程中,分析了摩擦和剪切热对俯冲带热结构的影响,模拟了EVC和WVC两条测线下俯冲带的热结构,并结合岩石学实验结果预测了俯冲板块发生脱水和部分熔融的位置.模拟结果表明,在100 km深度处,考虑摩擦和剪切热时,俯冲板块表面的温度约为865℃；而不考虑摩擦和剪切时,俯冲板块表面的温度仅为770℃,二者温差可达95℃.在相同深度处,考虑摩擦和剪切热时,在EVC和WVC测线下俯冲板块表面的温度分别为865℃和895℃,俯冲洋壳底部温度分别为560℃和605℃.俯冲板块表面少量矿物开始脱水的深度小于50 km,但大量脱水和部分熔融主要发生在深度100 km左右,这与地表观测的火山活动位置一致.2008年5月12日汶川Ms8．0地震动力学背景的数值模拟实验
摘要：2008年5月12日汶川Ms8.0地震发生在龙门山断裂带.本文基于龙门山断裂带的地质与地球物理研究结果,以及高精度的地形数据、大地热流测量数据,建立了以龙门山断裂带为主要研究对象的有限元模型；以GPS观测数据、构造应力场和震源破裂过程研究结果为约束,研究了此次强烈地震的动力学背景.模拟实验结果显示：在考虑青藏高原物质向东挤压流动的同时,青藏高原与四川盆地的地形差异和流变强度差异、断层摩擦强度差异和断层产状形式均对地震起始破裂的发生位置和断层错动形式有着重要影响.本文利用地球动力学的有限元软件模拟了汶川地震地表破裂在龙门山断裂带上传播的过程.汶川地震区地壳速度相对变化的环境噪声自相关研究
摘要：2006年中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室在川西地区（100°E～105°E,26°N～32°N）布设了由297个宽频带地震台组成的密集流动地震观测台阵.本文利用川西流动地震台阵29°N以北地区的137个台站2007年1月至2008年10月的连续三分量地震环境噪声记录,研究了汶川地震震前震后地壳速度变化特征.借助川西台阵的密度优势,我们针对单台三分量噪声自相关函数和单台不同分量间的互相关函数,利用互谱移动窗技术,在0.33～1 Hz频带范围内测量了经过50天滑动平均的相关函数与长时间平均参考相关函数的走时变化率,进而求得地壳浅部速度随时间的相对变化,并得到其空间分布特征.本文结果表明,利用环境噪声自相关方法可以得到与互相关方法基本一致的同震速度变化分布图像,同震速度变化分布与同震体应变具有明显相关性.具有更高空间分辨率的噪声自相关研究进一步发现,在鲜水河断裂和龙门山断裂交汇区存在同震速度增加区,这个区域与同震库伦应力变化和地表形变观测预测的周边断层库伦应力增加区一致.我们的研究发现,同震库伦应力增加效应的持续时间大约为2个月左右,在此之后,区域应力场逐渐恢复为普遍的应力下降.玉树M_S7.1级地震部分余震重新定位及发震构造分析
摘要：综合利用玉树震区应急流动台站观测数据和青海地震台网固定台站观测数据,依据最新的人工地震宽角反射/折射剖面的速度模型,采用Hypo2000地震定位法,对2010年4月18日至4月29日期间玉树震区发生的部分余震进行了重新定位.重新定位后,震源位置的水平和垂直方向平均误差分别为1.35 km和4.68 km,走时残差为0.49 s.震源深度分布范围为1.48～19.85 km,平均震源深度为10.28 km.定位研究结果表明：玉树地震余震沿北西-南东向的甘孜—玉树断裂带的北支,即玉树—隆宝断裂分布,长约97 km.余震分布特征在主震（微观震中）两侧存在差异,可能反映了两侧构造特征存在差异.截止到4月29日,主震东南仍是应力的主要释放区域,余震强度大且活动密集的区域位于主震东南距主震约5 km、横向范围约20 km.主震破裂区的大部分应力在主震过程中得以释放,主震时应力未释放的区域成为主要的余震分布区.余震的连续发生可能已造成主震破裂区相互连通,且破裂范围向西北方向扩展.玉树主震及余震的发震构造为甘孜—玉树断裂的北支,即玉树—隆宝断裂段,断层性质为北东倾向的高角度左旋走滑断层.发震断层的倾角和宽度在帮洞两侧有所不同,帮洞以东发震断层宽度约为12 km,倾角约为83°；而帮洞以西发震断层宽度约为6.5 km,断层倾角约减缓为63°.2010年玉树地震地表破裂带典型破裂样式及其构造意义
摘要：野外调查表明,青海玉树MS7.1地震发生在青藏高原中部甘孜—玉树断裂的玉树段上,在玉树县结古镇至隆宝镇之间产生了一系列包括剪切破裂、张剪切破裂、压剪切破裂、张性破裂及其不连续岩桥区出现的鼓包或陷落坑（拉分盆地）、高寒地区特有的冰裂缝等地表破裂单元,它们斜列组合成整体走向约300°、长约65 km、最大同震左旋位移2.4m的地表破裂带,具有变形局部化的基本特征.玉树地震地表破裂带整体上可划分为长约15 km的结隆次级地表破裂带和长约31 km的结古次级地表破裂带,两者呈左阶羽列,其间无地表破裂段长约17 km,对应于Mw6.4和Mw6.9两个次级地震事件.地表破裂类型、基本组合特征等显示出甘孜—玉树断裂两盘块体的运动方式以纯剪切的左旋走滑为主,从一个方面反映了青藏高原物质存在着向东的逃逸和挤出现象.断层黏滑动态变形过程的实验研究
摘要：实验研究断层黏滑过程的变形演化,尤其是失稳黏滑瞬间的断层位移演化特征,对于了解地震从孕育到发生的全过程具有重要意义.本文基于数字散斑相关方法（digital speckle correlation method,DSCM）,用三套图像采集系统（两套低速和一套高速图像采集系统）搭建了断层黏滑过程的多观测区域、多时间尺度的变形场测量系统,并用此系统对一种花岗岩双剪滑动模型的黏滑过程进行了实验研究.对间黏滑期和黏滑期断层位移演化特征进行深入分析的结果表明：间黏滑期断层位移演化体现出空间上的非均匀性和时间上的“趋同化”特征,断层滑动趋同化也许是断层错动匀阻化的一种宏观表现形式；断层黏滑动态过程持续时间非常短（本文300mm断层黏滑过程持续时间约在1 ms量级）,黏滑失稳前会出现预滑,预滑出现到黏滑失稳发生所经历的时间与黏滑失稳过程所用时间相差一个量级；断层的一次黏滑由若干个滑动速度不同的、小的失稳滑动组成,黏滑失稳过程中断层的滑动速度呈现出波动性,整个滑动过程中断层经历了多个高速滑动和低速滑动的交错.裂缝诱导HTI双孔隙介质中的裂缝参数分析
摘要：裂缝诱导HTI双孔隙介质模型是将一组垂直排列的裂缝系统嵌入到统计各向同性的孔隙岩石基质系统中而建立的.为了研究裂缝参数对地震波在该模型中传播规律的影响,本文分别对裂缝弱度、裂缝孔隙度和裂缝渗透率这三个主要的裂缝参数进行了分析研究.数值结果表明,裂缝诱导HTI双孔隙介质中,裂缝弱度越大,介质的各向异性强度越强；与基质孔隙系统相比,裂缝系统孔隙度对介质等效孔隙度的影响很小,而裂缝系统渗透率的增大则将显著提高介质在裂缝发育方向上的等效渗透率,这符合对裂缝系统“低孔”、“高渗”特性的认识.此外,裂缝系统渗透率的增大也使慢纵波的振幅显著增强.Bartington MS2和Kappabridge MFK1-FA不同频率的磁化率在黄土、红粘土和湖相沉积物中的应用
摘要：通过Bartington MS2和Kappabridge MFK1-FA两种仪器对黄土-古土壤、红粘土和湖相沉积物样品进行了5个频率的磁化率测试,并计算得到了4个频率磁化率.通过对比分析不同类型样品磁化率-频率变化曲线可知,当样品中细颗粒磁性矿物含量较高时,磁化率在较低频率即可达到峰值,而当样品中细颗粒磁性矿物含量较低时,磁化率在较高频率时才能达到峰值.因此,在黄土-古土壤等样品的应用中,成壤作用较强,细颗粒亚铁磁性矿物含量较高,Bartington MS2的低频（465 Hz）与Kappabridge MFK1-FA的F1（976 Hz）和F2（3905 Hz）频率均处于磁化率峰值区域,可以检测到SP/SD阀值区域颗粒的信息,但是对于红粘土和湖相沉积物等细颗粒亚铁磁性矿物含量较低的样品,磁化率峰值对应的频率较高,MS2型磁化率仪无法有效地检测其中细颗粒的含量,而MFK1-FA中F2（3905 Hz）和F3（15616 Hz）两个频率间的频率磁化率则可以较好地完成这一任务.黏弹性与弹性介质中Rayleigh面波特性对比研究
摘要：Rayleigh面波的频散特性可以用来研究地表浅层结构.本文使用时域有限差分法来模拟复杂黏弹性介质中的Rayleigh面波,研究了Q值对面波频散特性的影响.文中采用旋转交错网格有限差分,以非分裂卷积形式的完全匹配层为吸收边界,推出了求解二阶位移-应力各向同性黏弹性波动方程的数值方法.为了检验数值解的精度,首先将简单模型的正演结果与解析解对比,验证了方法的正确性；然后模拟了横向缓变层状介质和含有洞穴的介质中的面波,对弹性和黏弹性介质中的面波的频散特性进行对比分析.模拟结果表明浅层Q值对面波的频散特性有显著的影响；强吸收情况下,高阶面波的能量相对低阶面波能量显著增强.
