大磁暴期间TIEGCM模式和CHAMP卫星热层大气密度扰动特性的统计研究
摘要：本文统计分析了2001—2005年的39次大磁暴事件（Dst〈-100nT）期间TIEGCM模式和CHAMP卫星大气密度数据.研究结果表明,模式结果与实测数据具有较好的一致性,但仍存在一定的偏差.大气密度及增量与SYM-H指数相关性较好,并且随纬度、光照条件和地磁活动水平变化.模式低估了磁暴期间大气密度的增幅,特别是在地磁活动水平较强时模式与实测的偏差较大.模式的偏差在高纬地区高于低纬地区,日侧高于夜侧.Dst指数越低,偏差越大,而当Dst指数低于-150nT以后,绝对偏差和相对偏差变化不明显.2009年1月强爆发性增温期间突发E（Es）层的响应
摘要：平流层爆发性增温（SSW）期间,低层大气温度场和风场等的剧烈变化会直接影响潮汐和风剪切作用.此举可能会导致电离层Es的相应变化.本文以2009年1月事件为例,分析了SSW期间Es层的响应.首先,在排除太阳活动和地磁活动对Es层影响的前提下,分析了昆明站附近MLT区域行星波和潮汐波的波动特性,发现此期间存在显著的2日行星波,并伴有日潮汐减弱和半日潮汐增强等波动现象;随后,分析相应时间段内Es层的变化特性发现,重庆和昆明站附近Es层强度明显减弱,且其高度显著抬升.这一现象与低层大气的波动变化具有同步性.最后,通过模拟经典风剪切理论下Es层金属离子的汇聚过程和运动轨迹,再现了SSW期间Es层与低层大气波动的耦合演化过程.该分析结果为研究低层-中层-高层大气的耦合过程提供了一种新的思路.城市热岛效应和气溶胶浓度的动力、热力学分析
摘要：在能量平衡方程中引入气溶胶的吸收和散射作用,并与三维行星边界层运动方程组相耦合,根据温度分布显式求解运动场,探讨三维行星边界层内温度、运动、气溶胶浓度分布特征.结果表明,城市人为热释放直接决定了城市热岛效应的强度,城市面积越大,城市热岛效应的强度也越强,城市面积固定时,城市越分散,城市热岛效应的强度越弱,这为城市建设多采取卫星城的方式提供了一定的理论支撑.气溶胶的散射作用要大于吸收作用,其对城市热岛效应的强度主要起削弱作用,当气溶胶浓度较大时,吸收作用更显著一些,此时城市热岛效应的强度会有一定的增强,但是幅度不大.当城市热岛效应的强度增强时,其所驱动的环流也会增强,造成城区中心气溶胶浓度略有下降.新型Landsat8卫星影像的反射率和地表温度反演
摘要：Landsat 8卫星自2013年2月发射以来,其影像的定标参数经过了不断调整和完善,针对Landsat 8开发的各种算法也相继问世.本文采用最新的参数、算法和引入COST算法建立的大气校正模型,对Landsat 8多光谱和热红外波段进行了处理,反演出它们的反射率和地表温度,并与同日的Landsat 7数据和实测地表温度数据进行了对比.结果表明,现有Landsat 8多光谱数据的定标参数和大气顶部反射率反演算法已有很高的精度,本文引入COST算法建立的Landsat 8大气校正模型也与Landsat 7的COST模型所获得的结果几乎相同,相关系数可高达0.99.但是现有针对Landsat 8提出的地表温度反演算法仍不理想,已提出的劈窗算法误差都较大.鉴于TIRS 11热红外波段的定标参数仍不理想,因此在现阶段建议采用单通道算法单独反演TIRS 10波段来求算地表温度,但要注意根据大气水汽含量的情况选用正确的大气参数计算公式.利用动力学方法解算GRACE时变重力场研究
摘要：本文利用动力学方法建立GRACE（Gravity Recovery And Climate Experiment）K波段距离变率（KBRR）观测、轨道观测与重力场系数的观测方程,通过GRACE Level 1B观测数据,成功解算出全球月时变重力场模型——IGG时变重力场模型,并将2008—2009年的解算结果与GRACE三大数据处理机构美国德克萨斯大学空间中心CSR（Center for Space Research）、美国宇航局喷气推进实验室JPL（Jet Propulsion Laboratory）和德国地学研究中心GFZ（GeoForschungs Zentrum）的最新全球时变重力场模型进行详细对比分析.结果表明：IGG结果在全球质量异常、中国及周边地区质量异常的趋势变化、全球质量异常均方差、2~60每阶位系数差值以及亚马逊流域和撒哈拉沙漠等典型区域平均质量异常等方面与CSR、JPL和GFZ解算的RL05结果较为一致.其中,IGG解算结果在2~20阶与CSR、GFZ和JPL最新解算结果基本一致,20~40阶IGG解算结果与GFZ、JPL单位最新解算结果较为接近,大于40阶IGG结果介于CSR与GFZ、JPL之间;亚马逊流域平均质量异常周年振幅IGG、CSR、GFZ和JPL获取到的结果分别为17.6±1.1cm、18.9±1.2cm、17.8±0.9cm和18.9±1.0cm等效水柱高.利用撒哈拉沙漠地区的平均质量异常做反演精度评定,IGG、CSR、GFZ和JPL的时变重力场获取到的平均质量异常均方差分别为1.1cm、0.9cm、0.8cm和1.2cm,表明IGG解算结果与CSR、GFZ和JPL最新的RL05结果在同一精度水平.基于下一代三向车轮双星编队改善地球重力场空间分辨率研究
摘要：由于当前GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）串行式编队存在＂南北向条带误差＂等缺陷,因此本文基于星间速度插值法开展了利用下一代三向车轮双星编队ACR（Along-Cross-Radial）-Cartwheel提高地球重力场空间分辨率的可行性研究论证.第一,采用GRACE卫星轨道参数和关键载荷精度,利用三向车轮双星编队ACR-Cartwheel-A/B反演了120阶地球重力场.结果表明：基于ACR-Cartwheel-A/B双星编队反演地球重力场的模拟精度较德国波茨坦地学研究中心（GFZ）公布的EIGEN-GRACE02S地球重力场模型的实测精度平均提高2.6倍,从而检验了基于下一代三向车轮双星编队ACR-Cartwheel-A/B反演地球重力场精度优于当前GRACE串行式双星编队的可行性.第二,通过星间速度插值法,采用卫星轨道参数（初始轨道高度350km、平均星间距离100km、初始轨道倾角89°、初始轨道离心率0.0046）、卫星关键载荷精度指标（星间速度10-7 m·s-1、轨道位置10-3 m、轨道速度10-6 m·s-1、非保守力10-11 m·s-2）、观测时间30天和采样间隔10s,基于经向车轮双星编队Lo-AR（Longitudinal-Along-Radial）-Cartwheel-A/B、纬向车轮双星编队La-AR（Latitudinal-Along-Radial）-Cartwheel-A/B和三向车轮双星编队ACR-Cartwheel-A/B,分别反演了120阶地球重力场;在120阶处,累计大地水准面精度分别为5.115×10-4 m、4.923×10-4 m和3.488×10-4 m.结果表明：（1）由于La-AR-Cartwheel-A/B编队的轨道稳定性优于Lo-AR-Cartwheel-A/B编队,因此基于La-AR-Cartwheel-A/B编队反演重力场精度高于Lo-AR-CartwheelA/B编队;（2）由于ACR-Cartwheel-A/B编队可以同时获得轨向、垂向和径向的重力场信息,卫星观测数据具有各向同性优点,因此ACR-Cartwheel-A/B编队是建立下一代高精度和高空间分辨地球重力场模型的优化选择.高亚洲冰川质量变化趋势的卫星重力探测
摘要：利用高亚洲地区32个Mascon,基于GRACE RL05时变重力场模型频域和空域上的两种计算方法有效分离并提取出高亚洲冰川及其毗邻地区的等效水质量变化,得到2002—2013年期间高亚洲地区更为可靠的Mascon质量变化.高亚洲冰川质量变化的空间特征是：青藏高原内陆地区以正增长为主,边缘地区以负增长为主,在藏东南的最边缘地区冰川质量损失最为严重.天山地区、帕米尔和昆仑山地区、喜马拉雅山和喀喇昆仑山地区、青藏高原内陆地区冰川质量的平均变化趋势分别为-2.8±0.9Gt/a、-3.3±1.5Gt/a、-9.9±2.1Gt/a和5.0±0.8Gt/a,高亚洲冰川质量整体的平均变化趋势为-11.0±2.9Gt/a.印度等北部平原地区地下水平均变化趋势为-35.0±4.2Gt/a,该地区地下水信号泄漏是影响GRACE研究高亚洲冰川质量变化的关键因素,频域法和空域法能有效改正该地区地下水信号泄漏的影响.2014年新疆于田MS7.3级地震序列重定位
摘要：2014年新疆于田发生MS7.3地震,这一地区6年来连续发生2次强烈地震,震中相距不到110km.由于初始定位误差较大,于田地震的发震断层仍不清楚.本研究的主要目标是利用地震精定位方法对于田地震序列及其背景地震活动进行重新定位,确定于田地震的发震断层.本研究使用双差定位方法对于田地震序列进行重新定位.这一方法假设两个地震的震源距小于事件到台站的距离,两个事件到同一台站的走时差主要归因于其空间位置的偏移,因此可消除由于速度模型不准确引起的定位误差.重定位后得到了435个地震的位置参数.结果表明,2014年于田MS7.3级地震发生在阿尔金断裂带的西端,余震分布的优势方向为北东向,展布长度约33km,震源深度主要集中在4~12km,多数余震位于主震的西南侧.NS,EW和UD方向的定位误差分别为0.5km,1.1km和1.7km.于田地震余震序列总体衰减较慢.根据余震分布特征和震源机制解,认为此次地震的断层面为北东向的节面,阿尔金断裂的西南延伸分支断层是这次地震的主要发震构造.于田地震的发生与巴颜喀拉块体的东南向运动有关.朝鲜2009年和2013年两次核爆的地震学特征对比研究
摘要：利用布设在长白山地区临时地震台站接收到的朝鲜核爆的波形资料,对2009年5月25日和2013年2月12日两次朝鲜核试验的地震学特征进行比较.震中距范围从145km到420km.采用P/S型谱比值方法识别朝鲜核爆,通过与2009年3月20日长春地震和2013年1月23日沈阳地震事件的比较,表明在频率大于3 Hz时P/S型谱比值能够有效识别发生在中朝边境地区的地下核试验.选定参考台站,利用区域震相Pg波的振幅谱比值计算朝鲜核爆至各台站路径上的相对衰减.结合介质速度模型,在一定程度上反映了长白山地区衰减情况,为进一步研究长白山地区衰减层析成像提供初始模型.利用PMC方法评估地震台阵的地震检测能力——以西昌流动地震台阵为例
摘要：为实现对高密度、宽频带流动地震台阵地震检测能力的实时、不同深度评估,本研究采用＂基于概率的完整性震级＂（PMC）方法,以西昌流动地震台阵为例,对2013-01-13—2014-05-14期间平均的地震检测能力、不同震源深度检测能力,以及某一时刻的实时地震检测能力进行了评估.结果表明,PMC方法可识别地震观测资料处理中人为因素对地震检测能力的影响,不同震源深度下地震的检测能力存在差异,其中H=7.5km时,＂网内＂的完整性震级MP可达ML0.8,而在H=15.0km和25.0km时,＂网内＂的MP分别为ML1.0和ML1.4.在示例的2014-01-14时刻,非正常运行的台站造成地震检测能力的变化可被清晰识别出.此外,与MAXC和EMR等其它常用方法的对比表明,这些方法可能过高估计了地震台阵的检测能力.利用VP型垂直摆倾斜仪观测数据检测2011日本M_w9.0级地震激发的低频地球自由振荡
摘要：甚长周期VP型垂直摆倾斜仪对某些地球物理信号有特殊的敏感性,除了在观测小地震、慢地震等方面有优势之外,还可有效应用于低频地球自由振荡信号的探测.利用安置在武汉大学珞珈山的我国自行研制的VP型垂直摆倾斜仪在2011日本Mw9.0级大地震之后不同长度的观测数据,联合EEMD方法、自回归估计（AR）方法和bootstrap法,本文不仅检测到该地震激发的频率小于4.7 mHz的零阶球型振荡（0S2至0S38）和环型振荡（0T4至0T35）几乎所有振型以及15个谐频振型,还检测到5个其频率低于1mHz的低阶球型多线态（0S2、2S1、0S3、0S4和1S2）的部分或全部谱峰分裂现象,并给出了所有检测结果的精度评估.此外,本文分析了某些球型和环型振荡之间的耦合效应,结果表明耦合效应将显著影响地球自由振荡信号的相关参数.基于形变观测分析2011年日本9.0级地震与断层运动间关系
摘要：2011年3月11日日本发生9.0级地震,本文以此次地震的震间、同震和震后形变观测为约束,依据不同时段断层运动空间分布特征分析日本海沟地区强震与断层运动间关系.震间日本海沟地区,断层运动闭锁线深度约为60km,闭锁线以上从深到浅依次为断层运动强闭锁段、无震滑移段和弱闭锁段.由同震位错反演结果,2011年日本9.0级地震同震存在深浅两个滑移极值区,同震较浅的滑移极值区（同震位错量10~50m,深度小于30km）震间为断层弱闭锁段;同震较深的滑移极值区（同震位错量10~20m,深度在40km左右）震间为断层强闭锁段;而在两者之间的过渡带同震位错相对较小,震间断层运动表现为无震滑移.震后初期断层运动主要分布在在闭锁线以上的同震较深滑移极值区,而同震较浅的滑移极值区能量释放比较彻底,断层震后余滑量相对较小.依据本文同震和震间断层运动反演结果,震间强闭锁段积累10m同震位错需要100多年时间,与该区域历史上7级地震活动复发周期相当;震间弱闭锁段积累30~50m同震位错约需要300~600年时间,与相关研究给出的日本海沟9级左右地震复发周期比较一致.在实际孕震能力判定的工作中,由于不同性质的断层段在同震过程中会表现更多的组合形式,断层发震能力判定结果存在更多的不确定性,但利用区域形变观测等资料给出震间断层运动特征的研究工作对于断层强震发震能力的判定具有非常重要的实际意义.川滇菱形块体东边界断层闭锁程度与滑动亏损动态特征研究
摘要：利用1999—2007期和2009—2013期中国大陆GPS速度场数据,采用DEFNODE负位错反演程序估算了川滇菱形块体东边界——鲜水河—安宁河—则木河—小江断裂带在汶川地震前后的断层闭锁程度和滑动亏损空间分布动态变化特征,讨论了汶川地震对该断裂系统的影响范围和程度,并结合b值空间分布和地震破裂时-空结果分析了断裂系统的强震危险段.结果表明,汶川地震前鲜水河断裂最南端为完全闭锁（闭锁深度25km）,中南段地表以下10~15km深度为强闭锁状态,中北段基本处于蠕滑状态;安宁河断裂最南端闭锁很弱,其余位置闭锁深度为10~15km;则木河断裂除最南端闭锁较弱以外,其余位置基本为完全闭锁;小江断裂在巧家以南、东川以南、宜良附近、华宁以北等四处位置闭锁较弱,其余位置为强闭锁.10年尺度的GPS速度场反演所得断层闭锁程度所指示的强震危险段,主要为鲜水河断裂道孚—八美段、安宁河断裂中段、则木河断裂中北段、小江断裂北段东川附近、小江断裂南段华宁—建水段,该结果与地质尺度的断层地震空区和30年尺度的b值空间分布所指示的危险段落具有一致性.汶川地震后断裂带远、近场速度分布和块体运动状态发生变化,这种区域地壳运动调整使得负位错模型反演得到的断裂带闭锁情况发生一定变化.汶川地震前后川滇菱形块体东边界平行断层滑动亏损速率均为左旋走滑亏损,且在安宁河断裂北端、则木河断裂中北段滑动亏损速率最大;除鲜水河断裂中南段与最南端和小江断裂东川附近以外,其余断裂震后滑动亏损速率均有所增加.垂直断层滑动亏损速率既有拉张亏损也有挤压亏损,且鲜水河断裂最南端由震前挤压转变为震后拉张,其余断裂除了安宁河断裂和小江断裂中段与最北端存在挤压滑动亏损速率外均为拉张速率.2008年汶川8.0级大地震近场强地面运动的模拟
摘要：运用经验格林函数法模拟了2008年5月12日汶川8.0级大地震的近场强地面运动.拟合过程中,首先参考其他学者反演结果给出的滑动量分布的特征,确定强震动生成区的大致范围;然后利用Somerville等（1999）提出的地震矩与凹凸体面积间的经验关系式确定强震动生成区（SMGA）细小划分的初值,继而利用遗传优化算法确定以上两者的最优值及其他震源参数.数值模拟波形同实际地震观测记录在时间域和频率域分别进行了比较,结果显示,在所选取的18个观测台中,多数台站的数值模拟结果同实际观测结果符合得很好,特别是大于1 Hz的高频部分.我们发现断层面上有5个强震动生成区,其中两个的位置与其他学者反演的滑动量集中分布区相一致,但强震动生成区规模和上升时间比Somerville等（1999）获得的定标率外延的估计值要小.西沙群岛石岛浅部基底地壳应力测量及其地球动力学意义分析
摘要：西沙群岛独特的构造位置决定了其构造运动背景和地壳应力场动力源的复杂性.位于西沙群岛石岛、深达1268.07m的西科1A井在1257.52m钻遇花岗岩基底.在1125.8~1262.0m开展5次水压致裂地应力测量,获得最大水平主应力为17.09~20.85MPa,最小水平主应力为15.97~18.29MPa,估算垂直主应力为22.86~26.68 MPa,地壳应力结构为SV〉SH〉Sh,以垂直主应力为主导,该应力结构特征有利于正断层活动,表明西沙群岛地壳基底处于拉张的应力环境.受西沙海槽断层影响,水平应力值较低.印模测试显示基底地壳应力方向以近东西-北西向为主,与已有的GPS测量、横波分裂和面波反演结果较为吻合,显示西沙群岛岩石圈尺度上变形一致性较好.西沙群岛地壳应力场的力源受板块运动和地幔物质上涌作用联合制约.综合南海西北部实测地应力数据分析,显示该区域主应力方向较为一致,应处于统一、稳定的构造运动背景之中.西科1A井水压致裂试验是我国首次涉海深孔地壳应力测量,具有重要的地球动力学意义,提供了研究南海地球物理场的宝贵基础资料.麻坑、泥火山在南海北部与西部陆缘的分布特征和地质意义
摘要：本文利用新的高分辨率海底多波束地形数据与以往研究资料对南海台西南盆地及以西和中建南盆地北部及以北陆缘区域内的麻坑与泥火山分布区进行了统计、分析与总结.本文提出根据麻坑的个体平面形态、规模量级和组合形式建立麻坑的三类分类体系并进行总结阐述.麻坑的直径与坑深总体具有线性变化关系但又有区域性分布特征,可能反映了不同海区底质性质、浅地层构造活动、海底倾斜程度和海底底流等因素的不同影响;同一区域泥火山的直径与高度具有线性关系而不同区域拟合斜率差异较大,可能说明同区域泥火山形态、流体成分和来源具有高度一致性,但其分布具有区域差异性特征.研究表明,麻坑、泥火山的产生与近5Ma新构造运动期内台湾南部和南海西缘区域性走滑断裂活动相一致,主要分布在构造活动较为活跃,沉积较为薄弱的近坡折带和大陆坡区域,在具有走滑性质的台西南、莺歌海和中建南盆地分布较广、规模较大,而在其他主要张裂性质盆地中分布较少,规模较小.其分布特征一方面能够说明某些区域流体的大量渗漏与逸散,另一方面也能够说明某些区域持续的构造活动有利于该区域深部流体的重新聚集与成藏,从而成为指导油气资源勘探的重要参考指标.张裂型盆地地热参数的垂向变化与琼东南盆地热流分布特征
摘要：海洋热流数据是开展海洋地球动力学研究和油气资源评价的基础数据.为深入认识琼东南盆地的地热特征,本文首先利用耦合沉积作用与岩石圈张裂过程的数值模型分析了张裂型盆地主要地热参数的垂向变化特征;并通过钻孔资料的详细分析,获得了琼东南盆地44口钻孔的热流数据;结合海底地热探针获取的热流数据,对琼东南盆地地热特征及其主要影响因素进行了简要分析.结果表明：沉积作用的热披覆效应对表层热流有较明显的抑制作用,由于沉积物生热效应与披覆效应的共同作用,同一钻孔处海底表层热流与钻孔深度3000~4000m处热流或与海底间的平均热流差异很小,可以一起用于分析琼东南盆地的热流分布特征;莺歌海组、乐东组热导率随深度变化小于黄流组及其下地层热导率的变化,钻孔沉积层平均热导率约为1.7 W·（m·K）-1,钻孔地层生热率一般低于2.5μW·m-3,平均生热率为1.34μW·m-3,平均地温梯度主要介于30~45℃/km,热流介于50~99mW·m-2,陆架区热流主要集中于60~70mW·m-2,深水区钻孔具有较高的地温梯度和热流值;从北部陆架与上陆坡区往中央坳陷带,热流值从50~70mW·m-2,增高为65~85mW·m-2,并且往东有升高趋势,在盆地东部宝岛凹陷、长昌凹陷与西沙海槽北部斜坡带构成一条热流值高于85mW·m-2的高热流带.进一步分析认为,琼东南盆地现今热流分布特征是深部热异常、强烈减薄岩石圈的裂后冷却作用、晚期岩浆热事件、地壳与沉积层的生热贡献以及沉积作用的热披覆效应等多种主要因素综合作用的结果.秦岭造山带晚三叠世糜署岭岩体的岩石磁学及磁组构可靠性约束
摘要：近年来,针对秦岭造山带晚三叠世花岗岩体侵位机制的巨大争议,一些研究采用磁组构方法分析了岩体的内部组构特征及其与区域构造的关系,提出了具有重要意义的新认识.然而,目前这些研究均缺乏对岩体磁组构本质意义的分析,利用该方法约束岩体内部组构的可靠性并不十分清晰.针对这一问题,本文以秦岭造山带内具典型代表性意义的晚三叠世糜署岭花岗岩体为例,开展了该岩体的磁组构、岩石磁学、矿物形态组构和显微构造的综合研究.结果表明,糜署岭岩体的磁化率总体较低,属钛铁矿系列花岗岩.绝大部分样品的磁化率受控于顺磁性的黑云母等铁镁硅酸盐矿物,部分高磁化率样品包含了少量多畴磁铁矿等铁磁性组分的贡献,且随磁化率增大,铁磁性组分的贡献更为明显.样品的磁组构也主要是黑云母组构或由黑云母与磁铁矿的亚组构复合而成.由于样品中磁铁矿含量较低且与黑云母密切共生,磁组构与黑云母形态组构基本一致,因此,黑云母与磁铁矿的亚组构基本共轴.糜署岭岩体的磁组构本质上等同于黑云母组构,反映了黑云母等页硅酸盐矿物在岩体中的分布,可以有效的指示岩体的内部构造特征.宏观和显微构造观察还显示,糜署岭岩体的内部组构形成于岩浆侵位的晚期阶段,叠加了同岩浆期区域构造的关键信息,是从岩体构造角度开展区域构造演化的良好载体.
