地球物理学报杂志社
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地球物理学报杂志

《地球物理学报》杂志在全国影响力巨大,创刊于1948年,公开发行的月刊杂志。创刊以来,办刊质量和水平不断提高,主要栏目设置有:学术论文、综述或评述、研究短论、科学论坛、学术动态等。
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国地球物理学会;中国科学院地质与地球物理研究所
  • 国际刊号:0001-5733
  • 国内刊号:11-2074/P
  • 出版地方:北京
  • 邮发代号:2-571
  • 创刊时间:1948
  • 发行周期:月刊
  • 期刊开本:B5
  • 复合影响因子:1.73
  • 综合影响因子:1.867
相关期刊
服务介绍

地球物理学报 2013年第10期杂志 文档列表

地球物理学报杂志空间物理学·大气物理学·重力与大地测量学

基于经验正交分析法的暴时热层大气密度时空分布规律

摘要:本文选取2002--2006年期间的36个强磁暴为研究对象,对CHAMP卫星加速度仪反演的实测大气密度进行经验正交分解,研究暴时热层大气密度的纬度分布特征,以及大气密度与ap指数、Dst指数的关系.结果表明,大气密度的纬度分布与季节相关,夏季半球的密度大于冬季半球,春秋季节南北半球的大气密度几乎对称分布;春秋季节白天大气密度在低纬地区呈现出赤道密度异常结构,在中高纬地区密度随纬度增加而减小,夜间则呈现抛物线的形状,赤道附近密度值最小.大气密度的纬度分布特征在若干天内具有良好的稳定性,发生时间相近的磁暴事件,纬度分布曲线非常相似,并且暴前与暴时的纬度分布变化不大.相关性分析表明,大气密度滞后ap指数2~6h,相对Dst指数平均提前0~1h,对磁暴的响应速度在日照区比在阴影区快,大气密度与ap指数、Dst指数具有较好的相关性.
3236-3245

基于卫星数据和NRLMSISE—00模型的低轨道大气密度预报修正方法

摘要:NRLMSISE-00大气模型广泛应用于航天器定轨和预测等方面,但存在着较大的误差,尤其是在短期变化方面.为了提高低轨道大气密度短期预报的精度,我们提出了一种基于实测数据对NRLMSISE-00大气模型密度结果进行修正预报的方法:利用GRACE(GravityRecoveryandClimateExperiment)和CHAMP(ChallengingMini—SatellitePayload)卫星2002--2008年大气密度探测数据对NRLMSISE一00模型进行误差分析,获得模型的修正因子,再对模型的大气密度结果进行修正.采用该修正方法对GRACE—A和CHAMP卫星轨道上的大气密度进行3天短期预报试验验证,结果表明可显著提高大气密度的预报精度,在太阳活动低年,修正后的大气密度预报误差比NRLMSISE-00模型误差降低50%以上.
3246-3254

热带太平洋-印度洋温跃层海温异常联合模及其演变

摘要:利用S0DA次表层海温再分析资料和卫星遥感海面高度异常数据,分析了热带太平洋和印度洋温跃层海温之间的联系,提出了太平洋-印度洋温跃层海温异常联合模(PITM)的概念、并定义了该联合模指数.结果表明,联合模指数具有准两年和3~5年的年际变化周期以及2011—2012年的年际变化周期,并具有季节锁相和振幅不对称等特征.联合模的演变过程与温跃层海温异常(TOTA)的发展和传播过程紧密相联:在太平洋,TOTA-般从西太平洋出发沿赤道(5°S-5°N)向东传播,到达东太平洋之后折向北,再沿10°N-14°N纬度带向西传播到达太平洋西岸并向赤道西太平洋扩展,形成-条回路;南太平洋也有类似回路但信号较弱;在印度洋,则主要沿8°S-12°s纬度带向西传播,到达西岸后折向北,然后迅速沿赤道(1.25°S-1.25°N)向东扩展,也形成-条回路.对NCEP/NCAR再分析风场资料的合成分析则表明,联合模的演变过程与大气环流尤其是纬向垂直环流(Walker环流)的变化密切相关,联合模的正位相对应着赤道印度洋区域顺时针的walker环流以及赤道太平洋区域逆时针的walker环流;而联合模的负相位则有相反的情况.此外,联合模演变过程中,TOTA的传播发展与850hPa异常纬向风的传播发展有很好的相关.
3270-3284

台风暴雨过程中位势散度波作用密度分析和预报应用研究

摘要:在位涡的基础上,考虑散度效应,把水平风矢量旋转90。后的旋度在广义位温梯度方向上的投影定义为位势散度,并把其二阶扰动量定义为位势散度波作用密度,该波作用密度代表扰动热量的扰动输送,与位势稳定度的发展演变有关.登陆台风Morakot(2009)的诊断分析表明,在台风登陆台湾岛,进入台湾海峡和登陆大陆三个阶段,波作用密度高值区与大陆和台湾降水区相重叠,扰动热量的扰动输送显著;在前两个阶段,大陆和台湾降水区波作用密度逐渐增大,扰动热量的扰动输送逐步增强;在台风登陆福建霞浦市后,大陆地区波作用密度减小,扰动热量的扰动输送减弱.在影响波作用密度局地变化的诸多物理因素中,扰动非地转风位涡项是主要强迫项.统计分析表明,波作用密度与观测降水有一定的相关性,据此发展了位势散度波作用密度降水预报方程,其本质是数值模式预报资料的动力延伸释用,预报应用表明,利用24h模式预报场计算的波作用密度降水能够较好地再现观测降水的落区,对台风Morakot引发的暴雨有一定的预报技巧.
3285-3301

基于多源遥感数据的南极冰架与海岸线变化监测

摘要:综合使用光学与微波遥感数据,提出了南极冰架变化连续监测的系统方法,包括基于MOA的冰架基准图生成,基于相似性测度的影像匹配,及基于阈值与分水岭变换的图像分割方法.使用该方法获取了2002--2011年初全南极18个主要冰架的变化数据,并归纳了南极冰架变化的三种类别.进一步得出,近年间崩解变化为主的冰架均处于西南极,并主要集中在南极半岛;扩展变化为主的冰架集中在东南极;南极三大冰架的扩展变化明显,其中Amery冰架将在近年发生较大崩解.本研究首次获取了2002年初至2011年初每年一幅的动态的全南极海岸线数据,并得出近10年间南极海岸线扩展增加总量为5878km2.
3302-3312

探测一阶模态三重分裂的MSE技术和SHS方法的比较研究

摘要:完全剥离一阶模态nS1的三重分裂信号将有助于识别出其全部分裂谱线,进而更好地约束地球内部结构.理想情况下,球谐叠加法(SHS)与多台站实验技术(MSE)均可剥离一阶模态nS1的三重分裂信号,但部分学者持不同观点.本文基于对二者的理论分析进一步确认,在自耦合前提下,MSE方法可成功剥离nS1的三重分裂信号;而SHS方法在实际应用中无法成功剥离nS1的三重分裂信号,但可相对增强目标信号的振幅强度.此外,本文解释了MSE可剥离单线态信号的真实原因,并指出由于MSE未考虑全频段耦合影响,故仅适用于1mHz以下的低频模态.鉴于超导重力(SG)数据在1mHz以下比宽频地震数据具有更高的信噪比,因此,为验证本文结论并弄清MSE和SHS的实质,基于模拟数据及SG台站实测数据,本文利用MSE和SHS分别对一阶模态的合成信号及模态nS1进行了探测分析.实验结果表明,MSE可成功剥离一阶模态三重分裂信号,SHS则无法完全剥离,验证了我们的理论结论,表明前人部分结果需重新审视与评价.此外,本文基于三种不同方法并利用13个SG台站数据给出的nS1的分裂宽度比分别为1.008,1.000和1.001,远小于异常分裂判别临界值1.5,因此,3S1应是正常分裂模态.
3313-3323
地球物理学报杂志地球动力学·地震学·地电学

利用前临界PcP—PKiKP资料研究中国东部内核边界性质

摘要:前临界内核边界反射震相PKiKP与核幔边界反射震相PcP构成组合,能有效压制浅部结构及震源因素的干扰,提供了对内核边界精细结构的直接约束.本研究从华北克拉通西北部密集流动地震台阵一年观测资料中筛选出8个地震事件,得到共计73对PcP—PKiKP组合,覆盖了从朝鲜半岛到我国东北及华中地区下方的内核边界.本文系统分析了走时残差和振幅比数据,结果显示:(1)密集台阵资料有助于前临界PKiKP震相拾取,而浅源地震亦可提供高质量的PeP—PKiKP观测资料.(2)走时残差呈现了自西北向东南从正常到负异常的迅速变化(沿内核边界70km范围内〉O.5s),限制了研究区域内核界面不超过3km的起伏.(3)相对振幅比变化表明了研究区内核边界密度差北西一南东向的系统增加,揭示了内核结晶环境的小尺度扰动.
3324-3333

青藏高原东缘现今三维地壳运动特征研究

摘要:利用国家重大科学工程“中国地壳运动观测网络”、“中国构造环境观测网络”和相关项目19992011年GPS区域站观测资料,获得了青藏高原东缘地区现今地壳水平运动速度场图像;结合地质构造动力环境和区内发生的特大地震事件,初步分析了GPS观测反映的水平运动空间分布的分区差异性和时间变化的阶段性;进而与本研究区1970s-2011年水准测量获得的垂直运动背景场进行综合对比,进一步研究和探讨了区域现今三维地壳运动的时空分布特征及其机理.结果认为:①青藏高原东缘不同构造地带水平运动强度和方式的差异,受控于青藏高原向北挤压、向东挤出和绕东构造结旋转作用;而运动状态随时间变化的阶段性(尤其是汶川地震发震断裂及其相关构造地带)与特大地震的孕育、发生有关.②现今三维地壳运动呈现的高原山地挤压缩短隆升、盆地伸展下沉的山、盆构造活动分异与构造动力环境和深部物质活动有关,反映了新构造活动的继承性.③龙门山汶川I发震地段长期受压、闭锁积累的应变能经Ms8.0特大地震集中释放之后处于松弛调整运动状态,但与之相关联的构造部位以及的西秦岭、JII滇菱形块体东边界等构造地带应变积累仍在持续.
3334-3345

川滇交界东段昭通、莲峰断裂带的地震危险背景

摘要:川滇交界东段NE向昭通、莲峰断裂带的研究程度较低.为了了解该断裂带是否存在发生强震/大地震的危险背景,我们基于区域活动构造与动力学、重新定位的小震分布和震源机制解、历史地震破裂区、GPS形变场、现代地震活动及其参数图像等多学科的信息进行综合研究.结果表明:昭通、莲峰断裂带是川滇一华南活动块体/地块边界带的一部分,也是活动及变形的大凉山次级块体与相对稳定的华南地块之间的边界带;结构上表现为2个平行展布、朝南东推覆的断裂带,现今运动为带有显著逆冲分量的右旋走滑性质.沿昭通断裂带无大地震的时间至少为1700余年,目前存在地震空区.GPS变形图像反映昭通、莲峰断裂带已不同程度闭锁.另外,昭通断裂带的鲁甸附近以及莲峰断裂带的南段分别存在异常低b值区或高应力区.已由低b值区和小震空白区识别出昭通断裂带上的鲁甸一彝良之间存在高应力闭锁段,并估计出其潜在地震的最大矩震级为Mw7.4.本研究因此认为昭通断裂带存在发生强震/大地震的中一长期危险背景,而莲峰断裂带的危险性还需进一步研究.
3361-3372

基于重复微震的小江断裂带深部滑动速率研究

摘要:利用云南数字地震台网1999~2011年的波形资料,通过辨识源于同一位置破裂的重复微震来估算小江断裂带不同段落、不同深度的断层滑动速率.针对研究区台站分布稀疏的客观情况,应用了在子采样条件下基于孓P相对到时差来约束地震相对位置的方法,在小江断裂带识别出29组重复微震,其复发间隔存在差异变化.重复微震的时空分布初步分析表明:准周期的重复微震在空间上相对独立,远离其它重复微震和背景地震;在重复微震集中分布的区域,位置相近的重复微震可能会相互作用而影响其复发问隔;在背景地震活跃阶段,相邻背景地震发生引起的应力变化可能缩短重复微震的复发间隔.利用重复微震的地震矩和重复间隔,估算出小江断裂带孕震深处3~12km的滑动速率为1.6~10.1mm·a-1,显示不同破裂段的深部滑动速率存在明显差异.
3373-3384

四川芦山Ms7.O地震余震序列双差定位、震源机制及应力场反演

摘要:摘要2013年4月20El发生了四川芦山慨7.0地震,主震中位于青藏地块与华南地块结合部的龙门山断裂带南端.本研究用双差定位法对芦山地震主震及余震序列进行重新定位,得到主震位置为(30.29°N,102.97°E,17.82km)及4100多次余震重新定位结果.利用GSN/IRIs台网和国家台网及四川省区域台网的波形数据对主震及部分余震进行了震源机制解反演.结果表明,主震为一次逆冲地震,根据余震序列分布确定发震断层面走向为200°,震源机制解断层倾角为45°.基于震源断层面解和断层滑动方向,采用力轴张量计算法得到了研究区域的平均主压应力方向约为N112°E.
3385-3395

2013年4月20日四川芦山7.0级地震震源破裂特征

摘要:2013年4月20日四川芦山发生7.0级地震.本文运用反投影远震P波的方法研究了中心频率为1Hz的芦山地震震源破裂特征.研究结果显示2013年芦山7.0级地震破裂长度约为20km,震源破裂时间约为26s.本文认为在芦山地震的开始阶段(O~4s)震源的破裂是向震中位置两侧进行的.而芦山地震破裂的第二阶段(5~26s)是单侧破裂.芦山地震最大能量释放区域位于震中以北.本文对比了运用相同方法研究的发生在同一断裂带上的2008年汶川地震震源破裂特征.发现2013年芦山地震和2008年汶川地震有三点相似之处,即,破裂主要沿北东走向的龙门山断裂带发展;最大能量释放区域没有位于震中;能量都是通过多次子事件来释放的,且第二次能量释放是最大能量释放.对比两次地震破裂区域,可以看出芦山地震的破裂区域是在2008年汶川地震破裂区域的西南端发展的.两次地震的破裂区域占了整个龙门山断裂带的三分之二.
3396-3403

基于汶川主震及余震的预警参数与震级相关性研究

摘要:地震预警作为一种能够有效减轻地震灾害的手段已经被世界上越来越多的国家和地区所研究,并在实际应用中取得了显著的减灾实效.利用汶川主震及其余震P波和S波初期部分的信息,研究了最终地震震级与4个预警参数的相关性.考察的4个参数是位移幅值(Pd)、速度平方积分(IV2)、P波卓越周期和特征周期(rp和rc).使用的数据集时间跨度从2008年5月12日至2008年10月4Et,共计218次震级大于等于4级的地震事件,包括主震8.0.最大余震6.5和7次大于等于6.o级的事件.Pa、IV2和rc在震级小于等于6.5级时与最终震级具有较好的相关性,没有出现震级饱和现象,验证了前人的统计结果.但是在估算主震震级时,都存在不同程度的低估现象,IV2参数尤其明显.另外,R和IV2统计曲线在M6级附近存在着一个斜率变化,并且Pd结果与前人统计结果相差较大.矗的统计结果表明该参数不适合应用到汶川地区的地震预警系统中.
3404-3415

安徽霍山窗重复地震尾波Qc值变化研究

摘要:本文用波形互相关方法识别霍山窗重复地震对,进一步在重复地震对中搜索重复地震序列.人工挑选了一条时间在上覆盖2009年且时间分布相对理想的由8个重复地震组成的重复地震序列(RepeatingEarthquakeSeries,RES).挑选1个重复地震作为参考对象,使用前人提出的滑动窗口谱振幅比方法计算其它7个重复地震与该地震的尾波Qi。值的变化量△Qc-1,结果发现在2009年的3次重复地震尾波Qc-1值的变化量△Qc-1比2008年和2010年有明显增大,即尾波Qc从2009年开始出现明显降低,2010年后恢复;若换算成Qc值的变化其增幅可达11%~21%.然而在2009年霍山窗及附近地区并未发生中强地震,而是伴随尾波Qc值增加出现了小震活动增强的现象.结合地球动力学知识和前人对中国大陆东西部中强地震活动特征及时间关系的研究结果,认为霍山窗重复地震尾波Qc值的变化与前人研究的震前地震孕育导致的尾波Qc值变化有所不同,前者可能是受到大陆西部物质东移和应力向东传递这种外部因素的影响导致霍山地区地壳应力的变化,因而引起尾波Qc值的变化.
3416-3424

长周期潮汐与全球地震能量释放

摘要:采用1850--2012年期间USGS全球M≥5.0地震目录资料,构成全球地震能量一时间序列,进行小波变换和准周期分析.结果表明,全球地震能量释放的时间序列存在9年、19年和45年的3个准周期,其中,45年准周期最为突出.结合起潮力周期的物理背景,对长周期潮汐起潮力与地震能量释放准周期的关系进行了探讨,没有发现全球地震活动的能量释放与潮汐短周期相关的准周期.
3425-3433

西藏南部蛇绿岩套电导率研究

摘要:大地电磁(MT)资料显示,青藏高原地壳及地幔中普遍存在着高导层.作为大陆造山带中古洋盆岩石圈残片,蛇绿岩套的电导率测量可为了解古洋盆地区地壳及地幔的电性结构提供极其有用的信息.本研究中,我们在压力为1GPa或3GPa下,用交流阻抗谱法测量了采自西藏南部地区的蚀变辉长岩、玄武岩、角闪橄榄岩及方辉橄榄岩四个样品的阻抗谱,并进一步得出样品的电导率,不同样品电导率与温度之间的关系满足Arrhenius关系式.在实验温度范围内,蛇绿岩套电导率的对数loga位于一6.0~0.5S/m之间,且随着温度的增高,不同样品电导率增大约4~5.5个量级.样品在未脱水的情况下,低温段的活化焓变化范围在0.4~0.6eV之间,高温段的活化焓变化范围为1.7~2.6eV之间.同时,我们研究了样品中结构水含量及铁含量对实验电导率的影响,验证了样品电导率与铁含量之间呈正比关系.当对样品结构水含量进行归一化后,相同温度下各样品的电导率随铁含量的增加而增大,而对样品铁含量归一化后,相同温度下各样品的电导率随样品中水含量的增加而增大.将实验电导率与藏南地区大地电磁结果进行了对比,发现本研究中各样品高温段实验电导率结果均落在大地电磁结果范围内.
3434-3444
地球物理学报杂志应用地球物理学

基于改进BISQ机制的双相HTI介质波传播伪谱法模拟与特征分析

摘要:改进BISQ(Biot—Squirt)机制在不引入特征喷流长度的情况下,将含流体孔隙介质中Biot流动和喷射流动两种重要的力学机制有机地结合起来,且各相关参数具有明确物理意义和可实现性.本文将改进BISQ机制一维孔隙流体压力公式推广到三维具有水平对称轴横向各向同性介质(HTI介质)情况,结合裂缝各向异性理论,给出了基于改进BISQ机制的双相HTI介质模型及其二维三分量波传播方程,采用伪谱法求解该方程,进行了不同相界、不同频率以及双层地质结构情况下该类介质中波场的数值模拟与特征分析.数值模拟结果表明:伪谱法模拟精度高,压制网格频散效果好,可以得到高精度的波场快照和合成记录;基于改进BISQ机制的双相HTI介质模型兼具裂缝各向异性特征和孔隙弹性特征,其为从双相各向异性理论角度深入研究裂缝性储层的地震响应奠定了理论基础.
3461-3473

各向异性介质qP波传播描述I:伪纯模式波动方程

摘要:地球介质相对于地震波波长尺度的定向非均匀性会导致波速的各向异性,进而影响地震波场的运动学与动力学特征.各向异性弹性波动方程是描述该类介质波场传播的基本工具,在正演模拟、偏移成像与参数反演中起着关键作用.为了面向实际应用构建灵活、简便的各向异性波场传播算子,人们一直在寻求简化的各向异性波动方程.本文借鉴各向异性弹性波波型分离思想,通过对平面波形式的弹性波方程(即Christoffel方程)实施一种代表向波矢量方向投影的相似变换,推导出了一种适应任意各向异性介质、运动学上与原始弹性波方程完全等价,在动力学上突出qP波的新方程,即qP波伪纯模式波动方程.文中以横向各向同性(TI)介质为例,给出了相应的qP波伪纯模式波动方程及其声学与各向同性近似,并在此基础上开展了正演模拟和逆时偏移试验,展示了这种描述各向异性波场传播的新方程的特点与优势.
3474-3486