亚洲夏季平流层-对流层水汽交换年际变化与亚洲夏季风的联系
摘要：亚洲地区是物质由对流层向平流层输送的主要通道,在平流层-对流层交换中扮演着积极的角色.本文主要利用卫星资料和欧洲中心ERA40再分析资料,借助Wei诊断模式研究亚洲地区夏季上对流层-下平流层（UTLS）水汽分布和平流层-对流层水汽交换特征,重点着眼于水汽交换的年际变化,并探讨其与亚洲夏季风的联系.结果表明,季风区UTLS水汽较赤道地区偏多,且通过磁带记录信号的传播,可穿越对流层顶影响下平流层水汽的多寡.夏季平流层-对流层水汽交换表现出明显的年际特征,其年际变化与亚洲季风强弱变化有密切联系,尤其与南亚夏季风的关系更为显著.在亚洲夏季风影响下,亚洲地区出现异常的大气环流和垂直运动,从而影响平流层-对流层之间水汽的交换.这些结果对认识其它大气成分的输送过程也具有重要的指示意义.中纬低层大气重力波动量通量谱的探空观测
摘要：本文利用中纬站点Miramar Nas（32.87°N,117.15°W）的探空数据提取了对流层和低平流层的惯性重力波参数并计算了动量通量-相速度谱.分析表明低层大气重力波动量通量谱很好地满足高斯分布.高斯拟合的参数分析显示：（1）冬季西风急流对向东传播的波的吸收使得对流层向西传播的波的高斯峰值明显强于向东传播的波;（2）重力波在由对流层向平流层的传播过程中谱展会增大,这可能是波与背景相互作用以及波-波相互作用的结果;（3）急流对重力波的吸收与反射以及对流层顶附近波的耗散使得低平流层总动量通量远小于对流层的.受背景风场影响,谱的季节变化呈现出一定规律.多普勒效应对谱产生了两方面的影响,一方面背景风较大时多普勒效应会使谱展宽,另一方面多普勒效应会显著改变谱的中心本征相速度,使得动量通量谱在同一方向上呈现不对称性.沿海地区一次多单体雷暴电荷结构时空演变
摘要：利用闪电放电辐射源三维时空分布测量,分析了山东低海拔地区一次多单体雷暴过程的电荷结构演变以及与回波强度的关系.结果表明对流云区电荷结构是典型的上正下负电偶极结构,且随着雷暴发展正负电荷层强度增大,高度抬升.负电荷区处在40dBz以上的强回波区域中,正电荷层处在约40dBz区域中.层状云区也有类似结构,只是强度弱,高度低.观测到的四层电荷结构是出现在对流区消散阶段,此时,由于云体不同部位的不同消散程度,电荷结构发生断裂,云体前部正负电荷区下沉,云体中部正负电荷区高度变化不大,但负电荷区域变薄,呈现出四层电荷结构.从本例结果说明,雷暴优势起电机制通常能形成电偶极或三极性结构,多极结构可能不是起电形成.本文还分析了一次负地闪传输过程,和宏观电荷结构很好吻合,说明利用三维定位系统观测,可以较好地描述雷暴宏观电荷结构.风垂直切变对中尺度地形对流降水影响的研究
摘要：针对长江中下游中尺度地形特点以及暴雨过程发生发展期间风垂直切变的主要观测特征,设计了一系列中尺度地形的三维理想数值试验,分析了干大气地形流和重力波特征,探讨了条件不稳定湿大气地形对流降水的模态分布,在此基础上研究了圆形、直线风垂直切变和切变厚度对中尺度地形对流降水强度和模态分布的影响.结果发现：在Fr≈1的干大气条件下,气流遇到地形后分支、绕流和爬升现象同时存在,地形激发的重力波在水平和垂直方向上传播,其在迎风坡、背风坡、地形上游和下游的振幅不同,并组织出不同强度的垂直上升运动.在Fr〉1的条件不稳定湿大气下,地形对流降水主要存在三种模态,即迎风坡和背风坡准静止对流降水以及地形下游移动性对流降水,地形对流降水的形成与重力波在低层组织的上升运动密切相关.风垂直切变对地形对流降水的强度和模态分布有重要作用,其中圆形风垂直切变（风随高度旋转）不仅影响地形下游对流降水系统的移动方向,而且影响迎风坡和背风坡山脚处对流降水中心的分布和强度;直线风垂直切变（风随高度无旋转）主要影响地形对流降水的移动速度和强度.风随高度自下而上顺（逆）时针旋转,地形对流系统向下游传播时向右（左）偏移.风垂直切变主要通过影响地形重力波的结构和传播以及对流系统的形成、移动方向和速度,来影响地形对流降水的模态分布,其中对流层中低层的风垂直切变对地形对流降水强度和模态分布有重要影响.北京及周边气溶胶区域影响与大雾相关特征的研究进展
摘要：针对2011年12月初北京及华北持续近一周的严重大雾天气这一热点事件,从城市群大雾过程气溶胶区域影响的视角,基于＂973＂项目＂北京及周边地区大气-水-土环境污染机理与调控原理＂的研究工作,就北京及周边地区大雾天气与大气气溶胶区域影响的关系等方面进行了讨论.研究表明,北京城市大雾前低空SO2和NO2浓度存在＂积聚＂与＂突增＂现象.北京及周边地区冬季雾日数和气溶胶光学厚度则呈正相关,并具有＂同位相＂的年际变化趋势.研究同时发现北京及其南部周边的冬季气溶胶高值区呈南北向带状分布,其与北京周边居民户数高值区有所吻合,反映了冬季北京城市气溶胶颗粒物的远距离影响源区及大尺度输送效应.统计分析指出,冬季北京气溶胶颗粒物PM10、PM2.5主要影响成分是SO2和NOX,且有关研究也表明,电厂、采暖和工业面源是SO2的三大本地排放源,而机动车、电厂、工业为NOX的三大本地排放源,上述大气PM10、PM2.5主成分污染源亦与雾水样本化学分析结果相吻合,即冬季由于燃煤在生活能源中的比例较大,北京雾水中硫元素和碳元素的含量都较高.因此,北京冬季大雾不仅与北京城区气溶胶及其污染排放影响存在相关关系,而且与北京周边天津、河北、山东等地气溶胶及大气污染物的远距离输送和气溶胶区域影响效应有着重要的联系.因此,北京雾霾天气及相关大气污染的治理工作首先要着眼于局地污染物的减排,但同时如何做好区域大气污染的协同治理也是不容忽视的问题.GPS与PS-InSAR联网监测的台湾屏东地区三维地表形变场
摘要：联合高精度的GPS水平位移观测和高密度的PS-InSAR雷达视线位移测量,实现地表三维形变的精确反演.本文在准确计算卫星轨道方位角基础上,使用GPS观测位移与星载雷达LOS方向形变的投影转换模型,将雷达LOS方向形变转换为垂直方向位移,并基于地面GPS与SAR影像PS目标联合构建形变监测网,采用参数平差算法估计区域地表形变场.以地质构造活动极其活跃的台湾岛及其西南屏东高雄地区为例,联合屏东地区48个GPS监测台站与雷达PS目标,监测该地区从1995—1999年间由于板块构造挤压运动和地下水抽取导致的三维地表形变.结果表明,该地区年均水平位移量为向西30～50mm/a,高雄沿海地区发生明显的逆时针西偏南的逐渐增大的水平位移;垂直位移为屏东平原南部呈现-10mm/a～-15mm/a的地面沉降,而平原北部和高雄地区呈现约＋5mm/a～＋10mm/a的地面抬升.海洋岩石圈板块有效弹性厚度研究
摘要：本文在前人研究大陆岩石圈板块有效弹性厚度的基础上,建立研究海洋岩石圈板块有效弹性厚度的理论模型,推导出与大陆岩石圈不同的海洋岩石圈板块响应函数Z（k,Te）理论计算公式.并分析海洋岩石圈板块响应函数Z（k,Te）的特点.文中对实际的海洋测量数据的响应函数Z（k,Te）进行计算和分析,估算我国南海南沙海域和南海中央海盆岩石圈板块有效弹性厚度分别约为10km和6～7km.太行山东缘汤阴地堑地壳结构和活动断裂探测
摘要：采用深、浅地震反射和钻孔地质剖面相结合的探测方法,对太行山东缘汤阴地堑的地壳结构和隐伏活动断裂进行了研究.结果表明,该区地壳厚度约36～42km,莫霍面从华北平原区向太行山下倾伏.汤阴地堑是一个受汤东断裂控制的半地堑构造,其基底面形态与莫霍面展布呈＂镜像＂关系.汤东断裂是1条继承性的隐伏活动断裂,该断裂向上错断了埋深约20m的中更新世晚期地层,向下延伸至上地壳底部.综合分析深地震反射和已有深地震宽角反射/折射剖面结果,发现深地震反射剖面上的中-下地壳强反射层和壳幔过渡带反射,与深地震宽角反射/折射剖面上出现的中-下地壳正负速度梯度变化层有着较好的对应关系,这表明本区中-下地壳和壳幔过渡带可能为一系列速度递变层或高低速物质的互变层,埋深约15～16km的强反射带为上地壳与中-下地壳的转换带,壳幔过渡带的底界为地壳与地幔的分界.研究结果为深入理解该区的深部动力学过程、分析研究深浅构造关系、评价断裂的活动性提供了依据.俄罗斯贝加尔湖—日本仙台断面地震波速结构及其地质意义
摘要：本文以中俄、俄日学者合作所得到的地球物理资料为主,结合其它相关地质-地球物理数据,组构了俄罗斯贝加尔湖—日本仙台（BS）4000km长断面,用于区域性大尺度地研究东北亚洲地壳结构和一系列地质构造问题.研究BS断面地震波速结果表明：（1）西伯利亚板块和黑龙江板块地壳结构变化较大,并可分为上、中、下部地壳,欧亚板块东部陆缘带地壳结构较简单,基本两分.贝加尔裂谷带下部地壳厚度比松辽盆地的薄约7km,而上部地壳则相反,前者的比后者的厚约9km.两个裂谷带在Moho界面之下的波速分布差异也较大.（2）结合前人认识,综合分析认为,贝加尔裂谷带属主动式裂谷,松辽盆地属于混合型裂谷.贝加尔裂谷形成动力主要来自地球构造圈B″层物质上涌所形成的地幔热柱的垂向作用,由BLV带佐证,松辽盆地形成动力主要来自太平洋板块斜向俯冲的中远程效应.（3）日本国所位于的西太平洋岛弧带是多地震带,除了太平洋板块俯冲产生的浅部效应、地壳中断裂与流体的直接作用等因素,本文指出仙台等速块的物性条件是岛弧带的主要不稳定因素.同时指出需要关注日本东海岸深约30～40km的大级次地震的发生.西藏中南部格仁错断裂张剪性质及其区域动力学意义
摘要：喀拉昆仑—嘉黎断裂带（KJFZ）是青藏高原中南部一条规模宏大断裂带,因其是青藏高原向东运移的南边界,其构造展布和活动性质与高原隆升、侧向挤出和东西向伸展等科学问题关系密切,也是研究高原变形机制和地球动力学重要场所.本文选取该断裂带中部NW向格仁错断裂（GRCF）,对断裂沿线进行较详细地质地貌调查,对冲沟位错和断层陡坎等地貌单元进行测量,并进行探槽开挖,结合天然剖面揭示了断裂产状,详细研究断裂活动性质,发现断裂除前人认为的右旋走滑性质外,还具有明显的张性正断性质,断裂向北陡倾,且北盘相对南盘下降,全新世以来右旋走滑速率和正断速率分别为2.98mm/a和0.2～0.5mm/a之间.前人在共轭的北东向断裂研究中,也发现除左旋走滑性质外,同样具有正断分量,表明现今高原中南部上地壳除传统认为处东西向张性应力场环境外,南北向也具有明显张性特征.而受印度板块向北东向挤压作用,高原岩石圈总体应处于挤压应力状态.因此,推测现今该区域上下地壳处于应力解耦状态,并尝试建立区域张剪性地壳动力学模型：在南北向挤压应力场的作用下,中下地壳缩短凸起隆升,导致上地壳在各方向都表现为不同程度的张性特征.基于SAR影像偏移量获取汶川地震二维形变场
摘要：本文以ALOS卫星PALSAR影像为数据源,采用强度图像偏移量方法获得的整个汶川地震地表二维形变场显示,整个映秀—北川地表破裂带全长约240km,从西南端的虹口往北东方向一直延伸到青川县附近,在虹口及北川县城所在地为两个形变量最大区域,偏移量可达4～6m,局部更是达到了6～8m.在高川乡附近出现一斜列拉分阶区,宽约8～10km.在映秀—北川断层的地表破裂迹线南侧约12km处还有一条汉旺—白鹿次级破裂带,从漩口镇一直延伸到秀水镇,长度大约100km,在白鹿附近形变量较大,可达3～4m.另外在小鱼洞附近可见一个NW走向、长宽约10×5km、形变幅度达3～4m的连接以上两条破裂带的地表破裂带,性质为逆冲兼具左旋走滑.研究表明,利用SAR影像偏移量法能够获取近场几米量级的大形变量及客观揭示断层破裂迹线的真实形态和分段特征,可以成为野外观测、InSAR等手段的有益补充,综合以上几种观测手段,优势互补,我们可以构建更为真实的断层模型,进而对汶川地震的复杂破裂过程有更深入的了解.岩盐断层带摩擦滑动的速度依赖性转换及其地震学意义
摘要：为了深入理解断层带摩擦滑动速度依赖性转换及其机制,利用双轴摩擦实验对干燥及含水条件下岩盐断层带摩擦的速度依赖性进行了实验研究,并观测了摩擦滑动过程中的声发射,分析了断层带的微观结构.实验结果表明,干燥岩盐断层带在0.1～100μm/s的速度范围内表现为速度弱化,增大σ2会使断层带向速度强化转变;含水条件下岩盐断层带在1～100μm/s的速度范围内表现为速度弱化,而在0.1～0.01μm/s的速度范围内表现为速度强化,速度依赖性转换出现在0.1～1μm/s,其中断层表现为振荡或应力释放时间较长的黏滑事件;岩盐断层带在干燥条件下表现出很强的声发射活动,每个黏滑均对应一丛声发射事件,而在含水条件下一次黏滑只对应一个声发射事件.显微观察表明,局部化的脆性破裂是速度弱化域的主要变形机制,分布式的碎裂流动是干燥岩盐断层带在速度强化域的变形机制,颗粒边界迁移以及压溶作用的塑性变形是含水条件下岩盐断层带在速度强化域的主要变形机制,而脆性破裂和塑性变形共同控制着速度依赖性转换域断层带的变形.水的存在促进岩盐发生塑性变形,进而导致断层带从速度弱化向速度强化转换.上述结果有助于理解断层带上地震活动的特征和慢地震的机制.贴体网格各向异性对坐标变换法求解起伏地表下地震初至波走时的影响
摘要：笛卡尔坐标系中的经典程函方程在静校正、叠前偏移、走时反演、地震定位、层析成像等很多地球物理工作中都有应用,然而用其计算起伏地表的地震波走时却比较困难.本文通过把曲线坐标系中的矩形网格映射到笛卡尔坐标系的贴体网格,推导出曲线坐标中的程函方程,而后,用Lax-Friedrichs快速扫描算法求解曲线坐标系的程函方程.研究表明本文方法能有效处理地表起伏的情况,得到准确稳定的计算结果.由于地表起伏,导致与之拟合的贴体网格在空间上的展布呈各向异性,且这种各向异性的强弱对坐标变换法求解地震初至波的走时具有重要影响.本文研究表明,随着贴体网格的各向异性增强,用坐标变换法求解地表起伏区域的走时计算误差增大,且计算效率降低,这在实际应用具有指导意义.任意方向震源二维兰姆问题的一个精确解
摘要：均匀弹性半空间表面或内部震源产生的地震波场的解析解属于Lamb问题,采用Cagniard-deHoop方法,对与水平面呈任意夹角的表面线源,求解了其作用于弹性半空间时的拉普拉斯-傅里叶双积分变换解.以δ-脉冲函数为例,给出了任意方向作用力下波场的构成,并定量解出了P波、S波、首波和Rayleigh波等各波的位移表达式,分析了不同作用方向下各波位移的相对大小.建立数值模型并进行数值模拟,模拟结果验证了理论研究的正确性.研究成果为近地表地震波场的研究提供了理论依据.北京地震前的异常次声波
摘要：观测并研究了2011年10月12日发生在北京海淀区的一次小地震前4天,五个次声监测站点接收到的异常次声波信号.这五路信号的波形一致,均为＂N＂形脉冲波,且持续时间基本一致,约在一个小时左右.基于Wigner-Ville分布方法对信号进行时频分析发现次声波能量主要集中在0.025Hz的频率以下.五路信号间的相关系数均高达0.8左右.采用波束形成方法对信号源进行成像定位研究,其结果表明：该地震前异常次声波源的位置与地震发生时震中的位置相差约5km.本文的分析结果说明了地震前可能有低频大气次声波的产生,研究这类次声波可能为地震的预测提供一种有价值的信息.岩石临破裂前波速变化特征的实验研究
摘要：为了提高波速的测量精度以便能观测到岩石临破裂前波速的微小变化,采用了波形的数值化,波的叠加,波的互相关和DTE（Subsample delay time estimate）方法和cosine插值,使时间分辨率提高到0.001μs,波速分辨率达到1m/s.在较小的应力增量（0.17MPa）下测量了波的延迟时间,进而得到速度随应力的变化规律.实验结果显示在0.98破裂强度时岩石波速最大,然后下降直到破裂,此期间的波速下降量约30m/s.同时对临破裂前波的主频能量进行了计算,其变化规律与波速相同,认为破裂前的有关变化与岩石膨胀有关.最后用涨落模型讨论了延迟时间的方差变化.一种随机粗糙海面电磁散射的极化核函数
摘要：从磁场的积分方程出发,应用迭代方法推导了二次迭代条件下粗糙海面的近似电磁散射极化核函数,并对其进行了分析.这种函数的表示是在光学近似即KA近似的基础上的一种扩展形式,因而可称为扩展KA近似（EKA）.Elfouhaily采用了与Holliday类似的方法分析了双站配置条件下散射的极化核函数,试图保留所有的高次项,但是由于处理的复杂性他只给出了斜率项在散射项中的表示形式,并称之为KA近似的＂补充项＂.本文在此基础上进一步考虑了Elfouhaily近似的形式,给出了表示双站散射极化核函数的完整表达形式,并以此为基础推算了后向散射条件下极化核函数的理论结果,并与Elfouhaily的结果进行了对比,说明了极化核函数完整表达形式的合理性.近似散射极化核函数的分析对于深入理解粗糙表面（特别是海面）电磁散射特性以及散射近似模型的建立等问题的研究具有重要意义.薄层时频特征的正演模拟
摘要：基于正演模拟的薄层时频特征响应分析是薄层定性识别与厚度定量预测的基础与关键.本文基于波场延拓理论,利用深度域相移法对不同厚度薄层进行了正演模拟.采用广义S变换对零偏移距地震道的反射复合波进行瞬时频谱分析,发现当薄层顶底反射系数极性相反时,复合波的干涉作用具有升频降幅作用,而极性相同时具有升幅降频作用;理论推导和实验分析均证明主峰值频率与薄层双程旅行时间厚度存在定量解析关系,这为薄层厚度定量预测提供了重要的技术手段;由于峰值频率对反射系数大小与极性变化不敏感,因此,峰值频率方法与时域振幅方法相比更具稳定性.
