2004年11月7-8日巨磁暴期间场向电流的分布特征
摘要：利用CHAMP卫星磁场数据分析研究了2004年11月7日至8日巨磁暴（Dst〈-200nT）期间大尺度场向电流的分布特征．把方向相同且时间连续的一段场向电流定义为一个电流片，分析结果表明，伴随磁暴的发展，在卫星飞过的两个扇区（早上扇区0200-0400MLT及下午扇区1400-1600MLT）中的大尺度场向电流分布呈现不同的纬向分布特征：随着地磁扰动的增强，早上扇区电流片分布范围向高纬扩展；而下午扇区电流片分布范围则显著地向低纬扩展．与地磁活动SYM-H和AE指数对比分析得出，早上扇区的大尺度电流片的分布特征更多地受到亚暴活动的影响，而下午扇区的电流片分布则明显反映出磁暴环电流活动的特征．电离层高频多普勒记录在扩展-F研究中的应用
摘要：本文通过观测实例探讨并论证了电离层高频多普勒观测在扩展-F研究中的应用．实例和相应分析表明：首先，由于高频多普勒记录的时间连续性，有利于从观测角度了解扩展-F的时间演化过程；其次，高频多普勒偏移对不规则结构造成的回波弥散、对不同尺度行进电离层扰动（TID）以及耀斑引起的突然频率偏移（SFD）效应都很敏感，这些现象在记录上出现的时间关系有利于了解扩展-F的触发因素或扩展-F与其他电离层背景扰动之间的联系或相互作用；最后，高频多普勒记录对于持续时间较长（几小时以上）或很短（小于1小时）的扩展-F都能够完整地反映，不会产生因为观测间歇形成的缺失，也可以有效区分究竟是连续一次还是一段时间内断续的扩展-F现象．高频多普勒观测有其自身的优点同时也具有一定的局限性，本文对其局限性诸如缺乏空间分辨率等也做了分析．指出发挥高频多普勒观测的优势，综合应用多种资料，通过不同手段的数据分析和比较，可以更好地为电离层扰动的物理机制和预报研究提供正确的观测依据．电离层人工调制在水平分层电离层中所激发的ELF波辐射
摘要：通过大功率ELF／VLF调幅高频波能有效地扰动低电离层，形成等效的ELF／VLF电离层虚拟天线，用来辐射ELF／VLF波，所辐射出的低频信号可以进入中性大气层形成地球一电离层波导．本文基于调制加热模型，采用全波有限元算法计算由人工调制电离层所形成的电偶极矩所辐射出的ELF波在水平分层电离层中的波场，计算结果将与地面观测结果进行比较．模拟结果表明，所辐射出的ELF波在电离层中形成一个窄的准直波束，海面所能接收到的ELF信号强度为pT量级，并且频率越低，海面所接收到的场强就越小，与HAARP实验数据一致．结果还表明，低纬电离层对低频信号的传播衰减较大，并且所能透射出电离层的角度小，因此高纬地区更适合地球一电离层波导的激发．中国地区电离层TEC暴扰动研究
摘要：电离层总电子含量（TEc）是空间天气研究和监测预报的重要参量．本文引入了电离层TEC扰动指数DI，对青岛等6个台站的DI数据进行分析，选取DI〉0．35（DI≤-0．30）作为正（负）相电离层TEC扰动的强度标准，并以连续6h及以上的DI满足该值来判定电离层TEC暴扰动事件．对电离层TEC暴扰动事件的统计分析表明，在地方时日落后至子夜前为发生高峰时段，正（负）相暴扰动事件平均持续时间约为10．9h（10．5h），正相暴发生率以冬季为多，夏季为少，而负相暴则以夏季略高．发现位于赤道异常驼峰区的广州站和位于高中纬度的海拉尔站比典型中纬地区的北京站电离层TEC暴扰动更易发生，且低纬地区以正相暴扰动为主．分析表明，约有70％的电离层TEC暴扰动伴随着有地磁扰动，但是电离层TEC暴扰动并不完全由地磁扰动所引起，强烈气象活动等局地环境因素也可能对电离层TEC暴扰动有着重要影响．120°E赤道电离异常区电子浓度总含量分析与预测
摘要：基于国际全球定位服务中心（InternationalGPSService，IGS）提供的120°E上空19992009年IONEX格式电离层电子浓度总含量（TEC）资料，分析赤道电离异常驼峰区TEC峰值Inc和Isc的年变化和季节变化以及与太阳、地磁活动的相关性．在11年时间尺度上，Inc和Isc与太阳辐射P指数的日均值有较好的相关性（r=0．90和r=0．84），而与地磁活动指数Dst、Kp和Ap日均值的相关性均不好．驼峰区TEC峰值Inc和Isc都是在北半球春、秋季出现极大值，而且冬季值大于夏季值，即Inc呈现“半年异常”和“冬季异常”现象，我们认为Inc和Isc相似的半年变化特征是与赤道上空电离层电急流相关的东向电场半年变化导致的．利用支持向量回归方法构建了EIA指数的预报模型，预报试验结果表明，该预报模型能较准确地描述Inc和Isc的变化，对南北驼峰TEC峰值预报的平均相对误差分别为22．96％和10．2％．基于支持向量机回归的预测方法为赤道电离异常特征指数预报的实现提供一条有效方法途径和好的应用前景．基于陆态网络GPS数据的电离层空间天气监测与研究
摘要：中国大陆构造环境监测网络（简称陆态网络）是以全球卫星导航定位系统（GNSS）为主，辅以多种空间观测技术，实时动态监测大陆构造环境变化，探求其对资源、环境和灾害的影响的地球科学综合观测网络．基于陆态网络约200个基准站的GPS观测数据，本文探讨了其在电离层空间天气监测与研究方面的应用．包括磁暴期间电离层暴扰动形态，大尺度电离层行进式扰动，太阳耀斑引起的电离层骚扰和低纬电离层不规则体结构等．研究结果表明：陆态网络布局合理，观测数据质量良好，完全可用于中国及周边地区电离层空间天气监测与研究，为进一步开展我国电离层空间天气预警和预报奠定了观测基础．精密单点定位整周模糊度快速固定
摘要：提出利用GPS参考网估计电离层延迟、卫星相位偏差的算法，用于实现区域内精密单点定位（PrecisePointPositioning，PPP）的整周模糊度快速固定．利用站间距约为100-200km的参考网进行实验，结果表明：电离层延迟的内插和外推精度均优于1dm，卫星相位偏差估值的日内变化不超过0．2周；此外，单天内不同时刻始，固定PPP整周模糊度所需时长最多不超过10min，且当模糊度成功固定后，三维位置解较之相应浮点解的精度改善优于80％．新算法可望解决PPP普遍存在的收敛时间过长问题，增强了PPP技术的实用性．MYJ和YSU方案对WRF边界层气象要素模拟的影响
摘要：研究新一代中尺度气象模式WRF中两种大气边界层方案（MYJ，YSU）对沈阳冬季大气边界层结构模拟的影响，重点分析温度层结、低层风场、边界层高度等对污染物扩散有重要影响的气象要素．和观测数据的比对表明WRF基本能够模拟出温度风速的日变化特征，但模拟风速偏大．YSU方案由于模拟的边界层顶卷挟和边界层内混合作用较强，夜间接地逆温强度低于MYJ方案，逆温维持时间比MYJ方案短4小时，同时模拟边界层高度也高于MYJ方案，有利于污染物垂直扩散．边界层高度的3种计算方法中，湍流动能方法计算的边界层高度最高，Richardson数方法次之，位温方法得到的高度最低．Richardson数方法对临界值的选取较敏感．全球大洋混合层深度的计算及其时空变化特征分析
摘要：本文利用2005-2009年的全球网格化Argo数据，分别采用温度判据和密度判据计算了全球大洋混合层深度（MixedLayerDepth，MLD），讨论了障碍层（BarrierLayer，BL）和补偿层（CompensatedLayer，CL）对混合层深度计算的影响，得到了合成的混合层深度，并研究了其时空变化特征．研究表明：（1）在赤道西太平洋（10°S-5°N，150°E-150°W），孟加拉湾，热带西大西洋（10°N-20°N，30°W-60°W）是障碍层高发区域．冬季的北太平洋副热带区域（30°N附近）以及东北大西洋（40°N-60°N，O°-30°W）是补偿层发生的区域．（2）在各个半球的夏季MLD都比较浅，在各个半球的冬季MLD则普遍比较深．北太平洋和北大西洋的MLD的分布和变化比较相似，印度洋MLD受季风影响显著，呈现半年周期变化．太平洋和大西洋的MLD的经向分布大致呈现出“两端深，中间浅”的拱形特点．（3）混合层深度距平场EOF第一模态时间变化为周期的年信号，北太平洋和北大西洋、南大洋（尤其是南极绕流区）都是MLD变化剧烈的海域，第二模态显示全球大洋混合层深度距平存在着一个半年的变化周期．基于3D Delaunay剖分算法的重力建模与分析
摘要：地质体的重力建模是正确解释和应用重力资料的关键问题之一．针对非规则形状变密度的三度体，本文提出了基于3DDelaunay剖分算法的重力建模方法．采用3DDelaunay剖分算法将三维目标地质体分解为若干变密度四面体体元，推导了基于四面体体元的重力正演公式，建立了剩余密度值与重力异常值的线性方程组；以变密度的长方体和倾斜台阶组合体为例，比较分析了常规块体算法和3DDelaunay剖分算法应用于重力正演的有效性，并采用共轭梯度法加密度约束条件对非规则形状变密度的倾斜台阶组合体进行了密度反演．计算结果验证了本文方法的正确性和有效性．基于3DDelaunay剖分算法的重力建模可应用于存在褶皱、断层、裂缝等复杂地质体的重力正反演计算．新53阶次月球重力场及其精细结构
摘要：月球重力场是了解月球内部结构的重要信息之一．日本SELENE卫星首次获得月球背面卫星轨道的直接探测数据并建立了更高精度的全月球重力场模型．本文根据日本公布的采样间隔为60S、轨道高度为100km的SELENE卫星观测资料并利用作者移植的GEODYN-Ⅱ微机版本软件求解出新53阶次月球球谐场模型LG-53．经过测试表明移植后的微机版本比原始工作站版本的计算效率提高了5到10倍．理论上表明60S采样间隔、100km高度的轨道数据能够计算出60阶次的月球球谐系数模型，但是作者在实际计算过程中发现：在接近理论阶次（60阶次）的一系列模型中出现了平行于经线的高频噪声，且模型越接近理论阶次其噪声越高．因此本文将53阶次月球球谐系数模型LG-53作为最后的解算结果并建立各种月球重力异常场，并将其与美国GLGM-2（70阶次）模型和利用嫦娥1号数据解算出的CEGM-01（50阶次）模型对比，发现新53阶次重力场模型LG-53在高纬度和月球背面都显示出了更高分辨率的异常特征；与美国LPl65P（165阶次）模型对比发现LG-53所建立的自由空气重力异常在月球背面不存在LPl65P中所出现的高频噪声．与日本90阶次SGM90d模型对比后发现新模型的精度较日本模型还有所差距．主要是由于两者参与计算的数据采样率不同所致．53阶次的模型LG-53能够反映100km尺度的重力异常，而日本90阶次模型则可以反映60km尺度的异常．利用新53阶次模型计算的自由空气重力异常图并结合月球地形图探讨了四种类型的Mascon重力异常特征及其地形特征．利用接收函数和大地电磁数据联合反演南迦巴瓦构造结中部地区壳幔结构
摘要：利用2010年布设在西藏南迦巴瓦构造结的郎嘎、崩嘎、直白和拉格四个宽频地震台所观测到的近5个月的地震记录，采用时间域迭代反褶积技术处理得到接收函数，通过筛选多条相近震中距和反方位角的高质量接收函数求取其叠加平均．对大地电磁数据做Rhoplus分析处理得到视电阻率和相位曲线．利用单台接收函数和相同位置的大地电磁视电阻率和相位联合反演地下一维壳幔结构．联合反演采用遗传算法，并通过权衡图分析大地电磁和地震数据的兼容性．理论值和实测值的对比显示两种数据能同时得到较好拟合．联合反演结果表明：（1）中上地壳为9km至14km厚的高阻高速层覆盖于低阻低速层之上的结构，中地壳低阻低速层可能与深部流体和局部熔融共同作用有关．（2）下地壳存在最厚达20km的高导的壳幔过渡层，波速在4km／s左右；上地幔约130km至150km以下存在软流圈．（3）上地壳的高阻高速层解释为多雄拉组混合岩化角闪岩相变质岩，而直白台所显示的低阻低速层与高压麻粒岩的少量部分熔融有关，可能源于壳幔过渡带镁铁质岩石的相变或更深处幔源岩浆底侵作用的产物．大别山北缘深部结构的高精度重磁电震解析
摘要：大别山北缘位于大别造山带与华北陆块会聚地带，其深部精细结构还存在一些争议问题．根据近年来在研究区域内采集的地球物理数据，通过OMEGA、OASIS和FUGRO-LCT等多个重磁电震软件处理，获得了深部信息丰富的多种地球物理属性图像．本文从中选取了2条平行的电法和地震剖面，辅以高精度重磁数据，揭示了大别山北缘深部地质结构总体呈现华北陆块南向俯冲、北淮阳构造带向北逆冲的特征，并可清楚地识别大别山北缘造山带、肥南山前坳陷带和肥北斜坡带．其特征分别如下：①大别山北缘造山带，地震反射杂乱，电性高阻大于2000Ωm，以磨子潭一晓天断裂为界分为北大别杂岩带和北淮阳构造带，主要由大别群、卢镇关杂岩和佛子岭群组成，沿舒城一信阳断裂逆冲于中、下侏罗统之上，浅部发育北倾的金寨一龙门冲滑覆断裂．②肥南山前坳陷带，上部为中、新生界，呈现中低阻特征，地震反射界面清楚，断面波明显；下部为华北型前中生界沉积岩（上部可能残存古生界），电性特征为低阻（5-50Ωm），地震反射较连续，内部反射弱．以六安断裂为界分为舒城凹陷和肥中断裂带，其北侧边界为肥中断裂．③肥北斜坡带，上部主要为侏罗系，呈现中低阻、水平层状地震反射特征；下部主要为霍邱群，电性为高阻，地震反射杂乱；中间为华北型前中生界沉积岩，向北逐渐减薄、直至缺失．上述认识将为华北陆块南向俯冲、南北板块碰撞缝合线和油气资源勘查等研究提供深部地质约束．台湾海峡及其邻区现今构造应力场数值模拟
摘要：本文将台湾海峡及其邻区划分为多个具有不同弹性参数的等厚区块，并利用基于弹性理论的有限元数值模型，以GPS观测速度和由震源机制解（FMS）得到的主应力轴方向为约束条件，计算了该研究区的现今构造应力场．结果表明：（1）最大主应力轴在台湾海峡中部和台湾岛弧中部大致为NW-SE向，在东北部呈顺时针旋转，而在南部呈逆时针旋转；（2）研究区水平位移场大致以23°N为界，南强北弱，且在北部呈顺时针旋转，南部呈逆时针旋转；（3）东沙－澎湖-北港隆起因强度大于周边盆地区而成为“阻挡带”，导致在其南北出现两个反向的构造逃逸区，并且隆起东南区形变特别强烈，而其西北区则相对较弱．2010年高雄地震震源参数的近远震波形联合反演
摘要：本文改进了传统基于近震波形数据的点源震源参数反演的CutAndPaste（CAP）方法，实现了近震Pnl波、面波和远震P波、SH波的联合反演的CAPjoint算法．对2010年3月高雄地震，分别进行单独反演以及联合反演，获得各自的震源机制解及深度，其中联合反演所得的最佳双力偶机制解参数为，节面1：走向317°，倾角36°，滑移角52°，节面2：走向181°，倾角62°，滑移角114°，深度为21km．并对不同震中距波形对本次地震以及几种典型机制解断层几何参数的敏感性进行测试．为验证联合反演方法的可靠性，本文采用重抽样思想发展而来的Bootstrap方法，对近震数据的子集及其与远震数据的联合反演所得的参数进行统计，验证了在稀疏近台条件下联合反演中添加远震数据对地震震源参数约束的作用．利用三维孔隙弹性模型探讨紫坪铺水库对汶川地震的影响
摘要：本文基于三维孔隙弹性理论，建立了紫坪铺水库及周边地区的有限元模型．根据紫坪铺水库开始蓄水到汶川地震发震时刻的水位变化情况，计算了整个区域的孔隙压力和库仑应力．详细讨论了断层及周围地层的弹性模量和扩散系数对计算结果的影响．计算结果表明：从弹性角度看，断层的弹性模量对汶川l地震震源处的库仑应力影响很小；震源处的库仑应力随着断层和周围地层的扩散系数增大而增大．当给定弹性模量和扩散系数代表性值的时候，计算结果表明在汶川地震发震时刻，震源处的库仑应力变化量为＋1kPa左右，这表明紫坪铺水库使得汶川地震发震断层更加危险．是否这个量级的库仑应力就能够触发汶川地震还需要进一步探讨．通过分析库区周边小震的分布，发现小震分布区域均是库仑应力增加的地区，因此紫坪铺水库周边的小震应该与紫坪铺水库蓄水有直接关系．江西相山铀矿田地貌剥蚀特征及其控矿意义——磷灰石裂变径迹证据
摘要：本文以数字高程（DEM）地貌特征分析为基础，采用磷灰石裂变径迹测试和温度一时间反演模拟研究，分析江西相山铀矿田铀成矿后剥蚀程度的差异性，结合已知矿床的成矿特征，探讨地貌剥蚀程度与矿体保存之间的关系，为区域找矿提供指导．通过DEM合成图像和水系分布特征，表明相山铀矿田是一个遭受中等侵蚀的地貌区，相山主峰南北和东西侧地貌侵蚀差异特征明显．统计分析表明，已经发现的铀矿床、点的分布与次级火山机构关系密切，相山南部的次火山机构剥蚀较深，西部次火山机构剥蚀相对弱，而北部和西北部则处于中等剥蚀程度．磷灰石裂变径迹测试结果表明，相山铀矿田的南部和东部开始剥蚀的时间早于西部，但晚于相山主峰的剥蚀．利用磷灰石的裂变径迹长度和温度参数，进一步开展了温度一时间的反演模拟研究，结果显示相山西部快速隆升发生于40-60Ma之间，相山南部和东部的快速隆升发生于60-75Ma之间，相山主峰的快速隆升发生于75-100Ma之间，表明相山主峰、相山东部及南部较西部经历了较长时间的剥蚀．结合现今区域地质体出露特征及铀矿化蚀变类型的空间展布规律、成矿深度的估算等，推测相山铀矿田东部和南部剥蚀程度较深，早期可能形成的中低温铀矿体被剥蚀殆尽；北部剥蚀程度中等，地表出露了形成深度稍深的碱交代蚀变矿床；而西部剥蚀程度较低，地表发育浅部低温成矿的酸交代蚀变铀矿床．据此推断，相山铀矿田的西部深部具有很好的找矿潜力．地震勘探中小尺度非均匀性的描述及长波长理论
摘要：地球物理成像解释的一个重要问题是，地震波传播时其本身受到地质体中小尺度非均匀性的影响，对该问题的研究具有重要的意义且备受关注．据此，本文首先从统计意义上的表示形式来描述小尺度非均匀性，给出一种拓展了小尺度非均匀性择优取向的随机介质建模新方法，重点阐述了建模过程中对误差处理的重要性．其次讨论了地震波在水平层状介质中传播时的长波长理论，并指出对该理论的适用条件进行研究的重要意义．且还基于1D随机层状介质，从局部各向异性因子曲线的角度对长波长理论进行了研究，并讨论了密度及泊松比扰动对曲线形态的影响．最后，从对1D和2D随机介质进行数值模拟的角度重点研究长波长理论不能满足的情况下地震记录的特点，为了便于对比分析，文中也计算了1D随机介质在不同平均化长度下，通过长波长理论得到的等效介质的理论走时（走时的计算是在弱各向异性假设条件下完成的），并给出有指导意义的结论．
