水平非均匀基流中行星波的传播
摘要：行星波传播理论虽然已有很多研究，但是大多以纬向对称基流为主，无法解释东西风带之间相互作用的事实．鉴于此，本文从理论上系统讨论了纬向对称和水平非均匀基流中定常和非定常波动的传播特征．首先，对纬向对称基流中波动传播的周期特征进行分析后发现，西风中位相东传超长波周期大于30d，而东风中位相西传超长波的周期则小于30d．之后，从传播的空间以及周期特征等方面系统研究了水平非均匀基流中球面波动传播理论，得到以下结论：经向基流使得定常波可以穿越东风带，在南北两半球间传播，为东西风带之间的相互作用提供了理论解释；强的经向流使得波动传播具有单向性；亚澳季风区低层纬向1波呈低频特征．20世纪温度变化中自然变率和人为因素的影响：基于耦合气候模式的归因模拟
摘要：本文基于中国科学院大气物理研究所大气科学和地球流体力学国家重点实验室（LASG／IAP）发展的气候系统模式FGOALs_gl对近百年气温变化的模拟，讨论了自然变率和人为因素对20世纪全球变暖的相对贡献．数值试验结果表明，在自然和人为因子的共同强迫作用下，耦合模式能够合理再现20世纪全球平均气温随时间的演变；仅在自然因子作用下，模式不能再现1970年以后的全球变暖．自然因素对20世纪第一次变暖的作用是显著的，但温室气体是20世纪后期变暖的主要原因．在这一定性结论基础上，进一步对近百年变化中自然和人为因素的相对贡献做定量的归因分析，结果表明，除赤道中东太平洋和北大西洋外，人为因素对近百年的增暖起决定性作用．对全球、半球及大陆尺度而言，外强迫可以解释平均气温变化的70％以上，而内部变率贡献较小；但对于区域尺度而言，多数地区内部变率的贡献大于外强迫，区域尺度气温变化的机制较全球、半球尺度要复杂．对中国地区而言，20世纪早期的气温变化受自然变率影响，但20世纪后期的变暖主要是温室气体增加的结果．中国东部气温变化的空间分布表明，自然因素对近50年及近百年中国地区的变暖趋势贡献较小．在自然和人为因子共同作用下，模式能够再现近50年中国东部气温变化冬春两季增暖的特征、但没有模拟出夏季长江中下游地区及淮河流域的降温趋势；自然因子试验的结果表明，太阳活动对该区域的变冷有贡献，但模式无法再现该地区气温的季节变化特征．CAMS云微物理方案的改进及与WRF模式耦合的个例研究
摘要：本文在中国气象科学研究院（CAMS）双参数云微物理方案的基础上，增加气溶胶粒子的活化过程，改进原方案中的水汽混合比、云水混合比及云滴数浓度的预报方程，实现对各种水成物（包括云水）的混合比和数浓度的预报．此外，改进后的CAMS云方案被成功耦合到了WRFv3．1中尺度模式．本文利用耦合模式对2009年4月23～24日发生在我国北方地区的一次降水天气过程进行了模拟，将新方案的模拟结果与WRF自带的3个微物理方案进行了比较．结果显示，新方案能够合理地描述地面降水特征，其模拟的雨带分布范围与实测接近，降水中心的强度和位置优于其他3个方案．新方案模拟的云滴数浓度与WDM6方案基本一致，表明加入的气溶胶活化过程是合理的．新方案模拟的其他水成物粒子数浓度与Morrison方案相比有时会有量级的差别，说明粒子数浓度的模拟目前还存在着很大的不确定性，这也是云微物理模式进～步发展的难点．夏季青藏高原地区近地层水汽进入平流层的特征分析
摘要：青藏高原为亚洲季风区的典型代表区域，研究其水汽进入平流层的过程和机理对认识全球气候和大气环境变化具有一定的现实意义．本文基于中尺度气象模式（WRF）的模拟输出结果（2006年8月20日至8月26）驱动拉格朗日大气输送模式FLEXPART，通过追踪并解析气块的三维轨迹以及温度、湿度等相关物理量的相关变化特征，初步分析了夏季青藏高原地区近地层一对流层一平流层的水汽输送特征．研究结果表明，源于高原地区近地层的水汽在进入平流层的过程中受南亚高压影响下的大尺度环流和中小尺度对流的共同影响．首先，在对流抬升作用下，气块在短时间内（24h）可抬升到9～12km的高度，然后在南亚高压闭合环流影响下，相当部分气块在反气旋的东南侧穿越对流层顶进入平流层中，并继续向低纬热带平流层输送，进而参与全球对流层一平流层的水汽循环过程．在对流抬升高度上气块位置位于高原的西北侧，然而气块拉格朗日温度最小值主要分布于高原南侧，两个位置上气块的平均位温差值可达15～35K，这种显著的温度差异将导致气块进入平流层时“脱水”．比较而言，夏季青藏高原地区近地层水汽进入平流层的多寡主要和大尺度汽流的垂直输送有关，而深对流的作用相对较弱．基于简化参数方法的蒙古干旱区土壤湿度被动微波遥感
摘要：卫星被动微波遥感土壤湿度，是准确分析大空间尺度上陆表水分变化信息的有效手段．美国航天局（NASA）的基于AMSR—E观测亮温资料的全球土壤湿度反演产品，在蒙古干旱区的实际精度并不令人满意．本文基于对地表微波辐射传输中地表粗糙度和植被层影响的简化处理方法，采用AMSR-E的6．9GHz，10．7GHz和18．7GHz之V极化亮温资料，应用多频率反演算法，并以国际能量和水循环协同观测计划（TheCoordinatedEnergyandWaterCycleObservationsProject）即CEOP实验在蒙古国东部荒漠地区的地面实验资料作为先验知识，获取被动微波遥感模型的优化参数，以期获得蒙古干旱区精度更高的土壤湿度遥感估算结果．分析表明，本文方法反演的白天和夜间土壤湿度结果与地面验证值之间的均方根误差（RMSE）接近0．030cm3／cm3，证明所用方法在不需要其他辅助资料或参数帮助下，可较精确地反演干旱区表层土壤湿度信息，能够全天候、动态监测大空间尺度的土壤湿度变化，可为干旱区气候变化研究及陆面过程模拟和数据同化研究提供高精度的表层土壤湿度初始场资料．土壤热扩散率及其温度、热通量计算方法的比较研究
摘要：本文利用绿洲系统能量与水分循环过程观测试验的2005年6月11日至15日在甘肃金塔绿洲中部观测的土壤温度、湿度和通量资料，在分析了观测期间土壤温度、湿度和通量特征的基础上，采用振幅法、相位法、谐波法和热传导对流法计算了5～20Cln土壤层的土壤热扩散率．在此基础上，以深度为5cm的土壤层为上边界条件，计算了lOcm、20cm深度的土壤温度和10cm深度的热通量．结果表明：谐波法能很好地计算土壤温度，10cm和20cm深度的计算值相对观测值的标准差分别为：0．21℃和0．18℃；热传导对流法计算的土壤温度好于振幅法和相位法，但由于忽略了土壤水分通量密度的日变化，该方法用于土壤含水量有明显日变化的浅层土壤时，会出现计算误差．谐波法的计算土壤热通量与实测值最为接近，计算值与实测值的相关系数达到0．868．利用InSAR短基线技术估计洛杉矶地区的地表时序形变和含水层参数
摘要：美国南加州洛杉矶地区是自然和人为活动引起的地质构造活跃、石油及地下水抽取和回灌频繁的区域．本文利用19景ENVISATASAR降轨影像生成了71幅垂直基线小于300m、时间间隔小于3年的解缠差分干涉图，并基于短基线集技术（SBAS），GPS和地下水水位数据估计了该区域2003年9月～2009年8月的地表时序形变及含水层贮水系数等物理参数．研究结果表明：（1）在InSAR干涉图中可以清楚的识别多处沉降明显的区域．例如，主要由于含水层地下水的抽取与回灌引起地表沉降的Pasadena盆地（～-2．5cm／a）、SanGabriel流域（～2cm／a）、SanBernardino盆地（～-2．5em／a）、Pomona-0ntario盆地（～-4cm／a）和SantaAna盆地（～-2．5cm／a），以及由石油抽取引起地面形变的SantaFeSprings区域（～-1cm／a）和Wilmington区域（～-1cm／a）等；（2）InSAR时间序列形变与GPS投影在雷达视线方向上的形变结果具有较高的-致性，平均形变速率差异的均方差为0．39cm／a；（3）InSAR时间序列形变与含水层地下水位的变化基本-致，并基于相关理论计算出了含水层的弹性贮水系数和非弹性贮水系数，分析了含水层的形变机理．固体潮观测中的震颤异常波
摘要：在地震与固体潮台站的日常监测中，常发现有一些异常“脉动”信号叠加在固体潮曲线上．这些异常“脉动”与宽频带数字地震计的观测在时间上同步、一致，其中的一部分由发生在西太平洋上的热带气旋引起，而其他的则大多与强地震相伴随，统称为震颤异常波．本文介绍了华中科技大学的地震与固体潮观测台站（HUST）的概况，报道了该台应用DZW重力仪和VS-1倾斜仪观测记录到的大量震颤异常波事例．大量观测事实表明：中国固体潮台站记录的震颤异常波，绝大多数只在DZW重力仪和V孓1倾斜仪的低通滤波1通道（LPl）出现，而在其低通滤波2通道（LP2）和其他固体潮仪器中则罕有发现；震颤异常波的包络线大多呈“纺锤状”或“尾巴状”，持续时间多为1～3天．通过对震颤异常波和固体潮观测仪器的分析研究，得到以下结论：震颤异常波实际上就是一种来源复杂的地球脉动信号，响应范围广泛，可被宽频带数字地震计和固体潮仪器记录．由西太平洋上的热带气旋引起的震颤异常波的主要周期在3～7s范围，而强震前的震颤异常波则除此外，还包含10-60S及更长周期的信号．固体潮仪器对震颤异常波响应的差异是因为仪器的传递函数不同和特性所致．DZW重力仪和VS-1倾斜仪分钟值采样数据中的震颤异常波，只是真实信号的一种“混叠”或映射．强震前的震颤异常波是否与地震有关？是否是震兆？尚需做更深入细致的分析和研究．大地水准面异常在湖南地区的地球物理解释
摘要：以湖南地区为例，利用超高阶地球重力位模型EGM2008计算了研究区的重力大地水准面，并采用棱柱体公式和球体公式相结合的方法分别进行了完全地形改正和Airy-Heiskanen局部均衡改正，得到布格大地水准面和均衡大地水准面．对三种大地水准面进行不同波长分量的分离处理，得到包含不同深度异常信息的剩余大地水准面，并结合其他地球物理资料对研究区进行了详细的地球物理解释．结果表明，剩余重力大地水准面可以有效地反映出研究区内的深部构造特征，如深大断裂带分布、构造块体位置、上地幔密度横向分布等，但对地壳内异常结构反映不明显；研究区岩石圈密度变化相对平缓，厚度由东向西增加；根据剩余均衡大地水准面及研究区Airy局部均衡莫霍面，可以大致推测出研究区的莫霍面起伏形态以及均衡状态，可作为一种有用的参考信息．扬子、华夏古板块会聚带在湖南的位置
摘要：扬子、华夏板块会聚带在湖南的位置一直是地学界关注的热点和争论的焦点，但始终未能取得共识．确定扬子、华夏板块会聚带在湖南的位置，弄清板块结合带在湖南的走向，对于华南大地构造划分和基础地质理论研究具有重要意义．由于缺乏地表直接地质证据，因此深部地球物理资料将成为探讨板块结合带走向的重要依据．本文结合地质资料，利用区域重磁、地震、大地电磁测深、地热流等提供的深部构造地球物理信息标志，对湖南及周边华南地区岩石圈三维结构特征进行了重新认识和地质解释，对扬子一华夏板块结合带的构造性质、在湖南的位置以及江南古陆构造属性等提出了新认识．在江南古陆中段的湖南沅（江）麻（阳）一洞庭一衡阳弧形重力高主要为古火山锥型结晶基底隆起引起，在麻阳、桃源、益阳一南桥一线构成古火山岛链；推断在浏阳衡阳一带存在湘东残剩隐伏古火山岛．首次厘定了扬子、华夏残剩古板块上地幔刚性块体的空间分布形态，在此基础上推测其间的过渡带属赣湘桂古华南洋．提出新元古代造山带属陆一弧一岛一陆碰撞造山带，陆间湘东残剩隐伏古火山岛成为现今板块融合带的组成部分，扬子、华夏古板块及其间的过渡带三者岩石圈上地幔纵横向三维结构特征完全不同．论证了赣湘桂中部岩石圈古俯冲带的存在，再次确定湘中地区岩石圈厚度在华南最厚．厘定扬子、华夏古板块深部结合带北西边界大致在安徽歙县一南昌一湖南大围山一沩山一城步一广西河池一线，结合带南东边界大致在江山一绍兴一新余一萍乡一衡东一双牌一桂林一柳州一线，两板块之间的中间融合带就是所谓“钦杭结合带”在湖南的位置，过去地学界较普遍认可的茶陵一郴州断裂，我们认为不是扬子板块与华夏板块的会聚带�中国中东部地震台站噪声互相关函数中面波前驱信号的分析研究
摘要：利用中国中东部地震台网中430个宽频带台站2008和2009两年的垂直分量记录，我们计算了台站对之间的噪声互相关函数（NoiseCross-correlationFunction，NCF）．在相当多的NCF中，沿大圆路径传播的瑞利面波信号之前存在一个较强的前驱信号，该信号持续时间约50S，频率范围为0．07～0．12Hz．此信号在同一台站对的NCF中稳定存在、到时相同，而在不同台站对的NCF中到时不一致，这表明该信号可能源于一个固定的较小区域内持续存在的噪声源．基于格点搜索方法的定位结果显示该噪声源位于日本九州岛附近，其激发出的信号传播速度约2．7km／s．假定该信号由一点产生，我们计算了合成地震图，合成地震图与观测到的前驱信号基本一致，验证了定位结果的可靠性．此噪声源会对特定路径上的面波信号产生干扰，在相关研究中需要采取一定措施避免．该噪声源的物理机制有待于进一步的研究．山西地震带中小震精确位置及其显示的山西地震构造特征
摘要：利用山西19812001年模拟观测台网和2002-2008年间数字地震台网的震相数据，采用绝对定位方法和双差相对地震定位方法对山西及其周边地区中小地震进行了精确重新定位．结果表明：（1）重新精确定位后，震中水平误差≤5km的地震由原来65．8％提高到86．2％；7498次原始无震源深度的地震取得了深度结果．（2）精确定位后震中分布格局与原始结果相比变化不大，绝大多数地震集中在中部断陷盆地带内，两侧隆起区则相对较少，与山西地质构造的区域性和成带性相吻合；震源深度北浅南深，存在由北向南逐渐加深的特点．（3）重定位结果可以大致勾勒出各构造盆地发震层下界，较清晰地分辨出断陷盆地、盆间隆起的位置．（4）地震深度分布与盆山构造形态有较好的相关性．紫坪铺水库区域地壳Qs成像及其与渗透关系研究P315
摘要：利用衰减结构层析成像方法尝试对紫坪铺水库区域地壳Qs进行成像，获得该区浅层地壳静态及蓄水前、后的Qs变化特征，结合实验研究成果、岩体岩性、断裂构造、水文地质条件探讨库水的渗透作用及其对地壳介质的影响，对研究区内地震活动类型及发震成因的介质物性变化进行了讨论．研究结果表明：紫坪铺水库区域地壳Qs横向不均匀变化显著，库区周边近似存在低Qs值环形区域，主要包括水库东北、东南、西南、西北及库区中段五个区域．其中，水库东北、库区中段、西南低Qs区域与库水渗透关系密切，初步认为库水可能沿着通济场断裂中段和两端的岩石破碎带及节理、裂隙发育地区向地下渗透，使岩石孔隙中充满流体，内摩擦增大，地震波大大衰减，从而导致Qs值大幅下降．同时，在西南区诱发了水库小震群，在东北区和东南区诱发了部分水库小震群．另外，紫坪铺水库区域东北、东南、西南三个小震群基本位于高Qs值（低衰减）和低Qs值（高衰减）过渡区域，可能由于低Qs区地震波衰减大，不易积累能量，而高、低Qs值的过渡区域，介质介于“软”、“硬”之间，有可能积累应变能，孕育地震．当高、低Qs过渡区域岩石裂纹饱含水或部分含水后，水对裂纹边界起潮湿和润滑作用，降低了发震断层的抗剪强度，使滑动容易产生，从而诱发地震．用小波一超限率分析提取宁陕台汶川地震体应变异常
摘要：姑咱台观测的汶川地震应变异常变得越来越显著．同时，在龙门山断裂带的另一端，原来不好判别的宁陕台钻孔体应变观测异常也逐渐清晰起来．利用小波分解和改进的超限率分析方法，可以将细微的地震异常变化精细地提取出来．一般地，小波分解得到的某个带通信号，可以分为正常背景和异常“坏点”两部分．通过对这两部分界线划分的研究，找到了客观、惟一确定超限率分析的阈值的方法．分析结果表明：沿整个汶川地震发震构造带，应变异常影响范围比我们以前知道的大很多；特别是，这种异常变化明显受固体潮影响，这对进一步揭示其机制提供了新的重要线索．求解3D弹性波方程的并行WNAD方法及其TI介质中的波场模拟
摘要：准确模拟TTI介质中弹性波的传播是研究地震各向异性、AVO反演的基础．在二维加权近似解析离散化（WNAD）算法的基础上，本文发展的并行WNAD算法是一种研究三维横向各向同性（TI）介质中弹性波传播的、快速高效的数值模拟方法．我们首先介绍三维WNAD方法的构造过程，然后与经典的差分格式—交错网格（SG）算法进行了比较．理论分析和数值算例表明，wNAD算法比交错网格算法更适合在高性能计算机上进行大规模弹性波场模拟．同时，本文利用并行的wNAD方法研究了弹性波在TTI介质中的传播规律，观测了TI介质中弹性波传播的重要特征：横波分离、体波耦合和速度各向异性等．在TTI介质分界面处，弹性波产生更加复杂的折射、反射和波型转化，使得波场非常复杂，研究和辨别不同类型的波能够加深我们对由裂隙诱导的各向异性介质的认识．针对复杂地形的三种地震波走时算法及对比
摘要：复杂地形条件下地震波走时算法对于研究复杂地形地区的成像问题有着重要的意义．为了得到精度高且适应于复杂地形的走时算法，首先提出阶梯网格迎风差分法．然后将该方法与不等距网格有限差分法和混合网格线性插值法进行对比研究，得出如下结论：混合网格线性插值法的计算精度最高，但其计算效率最低；阶梯网格迎风差分法的计算精度最低，但其计算效率最高；不等距网格有限差分法的计算精度和计算效率均居中；而究竞选取哪种算法作为给定复杂地形模型的地震波走时算法，应该综合考虑地形的特点、所研究问题对计算精度及计算效率的要求等因素．最后通过一个计算实例验证了三种算法在面对复杂地形、近地表及地下复杂介质等复杂地质条件时均有很好的适席性和稳定性．TTI介质各向异性参数多波反演与PS波AVo分析
摘要：把遗传算法引入到了TTI介质AVO信息反演各向异性参数的过程中，依据TTI介质PP波、PS波反射系数公式，建立Thomsen参数和TTI介质对称轴倾角、方位角的目标函数，分别通过PP波和PS波的反射系数反演出了各向异性参数和对称轴倾角、方位角等信息．文中对反演结果的精确度和稳定性进行了分析，发现PS波的反演结果优于PP波反演结果；对称轴倾角的反演准确性明显优于对称轴方位角．本文通过模型正演合理解释了这一现象的原因．最后，本文通过对PS波AVO梯度的研究，提出了利用PS波振幅定性分析TTI介质对称轴倾角的方法．基于Xu-White模型横波速度预测的误差分析
摘要：在砂泥岩剖面中，基于Gassmann方程和Xu-white岩石物理模型，利用常规测井资料及实验室岩石物理数据进行横波速度估算．模型中考虑了泥质砂岩中基质性质、泥质含量、孔隙度大小和孔隙形状以及孔隙饱含流体性质对岩石速度的影响．综合分析了模型中砂、泥岩和孔隙流体弹性参数以及孔隙纵横比等输人参数的误差对预测横波速度精度的影响．数值模型试验表明，在Xu-White模型中采用变化的孔隙纵横比估算出的横波速度远远比采用固定孔隙纵横比估算出的横波速度准确．
