北京地区上空OH转动温度的季节性变化
摘要：在北京东北方向的兴隆天文台,自主搭建的大气辐射观测仪器对OH夜气辉从2011年12月开始进行观测.利用高分辨率的OH（8-3）带的振转光谱计算了转动温度,并与TIMED/SABER探测的温度进行了比较.观测表明,两年（2012—2013）的OH（8-3）带转动温度平均值为203.0±11.2K,有明显的季节变化,冬季高,夏季低,温差可达60K.与SABER观测温度的季节变化一致.对日平均的转动温度进行年振荡和半年振荡分量的拟合分析表明,年振荡强度（10.8K）远大于半年振荡（2.7K）.研究还发现,不同夜晚转动温度变化形态差别很大,既有很强的潮汐控制的波动,又有相对短周期的波动.近30年北半球冬季臭氧总量分布特征及其与平流层温度的关系
摘要：臭氧的时空分布特征对气候和环境变化具有显著影响,随着臭氧资料数量的增加和质量的提高,有必要对臭氧时空分布特征及其与气候变化的关系进行详细研究.本文利用欧洲中期天气预报中心提供的1979—2013年的全球月平均臭氧总量资料、平流层温度场资料,采用旋转经验正交函数分解（REOF）、Morlet小波分析、合成分析等方法研究了20°N以北的北半球冬季（12—2月）臭氧总量异常的主要空间分布结构与时间演变特征,并进一步分析了主要模态与平流层上层（2hPa）、中层（30hPa）以及下层（100hPa）温度异常的关系.结果表明：近30年北半球冬季臭氧总量异常变化最显著的区域主要有5个,分别位于极地地区（75°N—90°N,0°—360°）、北半球副热带地区（20°N—40°N,0°—360°）、阿拉斯加地区（60°N—75°N,180°—260°E）、北大西洋地区（45°N—60°N,310°E—360°E）及西伯利亚地区（50°N—65°N,80°E—130°E）.5个区域的冬季臭氧总量异常具有明显的年际和年代际变化特征.1980年代后期是各个区域的臭氧总量异常由年代际偏多转为偏少的转换时段.此外,各区域存在显著的年际变化周期,而且各个区域的年际周期存在明显的差异.臭氧总量异常变化与平流层温度异常变化的关系表明,臭氧总量异常的增加（减少）能够导致平流层上层温度异常偏冷（暖）和平流层中、下层温度异常偏暖（冷）,其中平流层中层温度异常的偏暖（冷）程度要比下层更加明显.两种精化的对流层延迟改正模型
摘要：对流层延迟是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）导航定位中的重要误差源,其量值主要受气象条件影响.采用传统对流层建模思路,利用GPT2模型来提供相对准确的气温、气压和相对湿度,然后利用Saastamoinen模型来计算天顶对流层延迟,由此构建了GPT2＋Saas模型;采用新的对流层建模思路,直接针对天顶对流层延迟的时空特性建模,构建了与GPT2＋Saas模型相匹配的GZTDS格网模型.以GGOS Atmosphere格网数据为参考,GPT2＋Saas模型（Bias：0.2cm;RMS：4.2cm）和GZTDS模型（Bias：0.2cm;RMS：3.7cm）较UNB3m模型精度分别提升34%和43%.以IGS（International GNSS Service）数据为参考,GPT2＋Saas（Bias：0.5cm;RMS：4.7cm）和GZTDS（Bias：-0.3cm;RMS：3.8cm）相对UNB3m模型精度分别提升10%和27%.针对GPT2＋Saas模型在少数测站出现精度异常的情况进行了研究,探讨了可能的原因.在两种不同思路构建的精化对流层模型中,GZTDS模型不仅表现出更高的精度,而且在时间稳定性和地理稳定性上也表现出优越性.北京城区二氧化碳浓度和通量的梯度变化特征——I浓度与虚温
摘要：根据北京塔7层涡动系统2012年5月至2013年12月的湍流观测数据,分析了北京城区二氧化碳浓度在不同高度层次的日变化和月变化特征,并初步给出不同季节和日变化时间段内二氧化碳的浓度垂直廓线.结果表明：二氧化碳浓度整体随高度而下降;各观测层均有浓度的明显日变化,夏季最为明显,冬季相对平缓;近地层浓度直接受城市供暖、地表植被、交通运输等碳源影响,更高观测层浓度则受对流输送和天气过程影响较大;垂直方向上,冬季浓度变化范围最大,夏季层间浓度变化最明显;在一天中的任何时刻,近地面层二氧化碳浓度的日变化最低值一般出现在夏季,50m以上则出现在春季,浓度最高值总是出现在冬季;根据对二氧化碳浓度四季垂直廓线变化的分析可以看出,边界层二氧化碳浓度强烈受到碳源、下垫面植被、大气稳定度、环境温度和天气过程等因素的影响.位涡塔结构及演变对飓风Wilma（2005）强度变化的影响
摘要：本文利用高分辨率模式输出资料,对飓风Wilma（2005）不同发展阶段内位涡塔（Potential Vorticity Tower：PVT）的结构和演变进行诊断分析,并讨论位涡塔分布特征对飓风快速增强（Rapid Intensification：RI）过程的影响.研究结果表明,内核区域位涡的强度和结构变化主要取决于高层的暖心下传、中层的凝结潜热释放和低层的动力稳定性,而低层切向平均位涡的结构及其稳定性变化,对飓风快速增强的不同发展阶段具有很好的指示意义.飓风Wilma增强过程中,在高层增温、潜热释放和对流垂直混合作用下,PVT的结构出现单极位涡塔（Monopole PVT：MPVT）和中空位涡塔（Hollow PVT：HPVT）的相互转化,也造成了涡旋系统动力稳定性的变化.在实际个例中,重新定义位涡环的结构参数,即相对厚度和中空度,这两个参数能够表征系统的稳定性,将其在RI过程中的变化与飓风Wilma强度变化作相关性分析,表明结构参数能够表征PVT结构的不稳定性,且与飓风系统强度变化参数具有很好的相关性,结构参数与海平面气压变化率的相关性能够通过显著性检验.集合资料同化中方差滤波技术研究及试验
摘要：本文基于YH4DVAR业务系统构建了集合资料同化试验平台,利用10个集合样本统计得到的流依赖背景误差能显著改进业务应用中背景误差方差的结构和大小.但是受样本数的限制,背景误差方差的集合估计值中引入了大量的随机取样噪声.为了降低噪声对估计值的影响,本文采用谱滤波方法,根据信号和噪声尺度的统计特征构造一个低通滤波器来滤除背景误差方差估计值中的大部分随机取样噪声.在2013年第九号台风＂飞燕＂的集合方差滤波试验中,10个样本的滤波结果优于30个样本的集合估计值.谱滤波方法的成功应用有效降低了集合资料同化系统对集合样本数的要求,将是集合资料同化系统未来业务化运行的一项不可或缺的关键技术.基于区域滤波的GOCE稳态海面动力地形和地转流
摘要：基于频域法,利用最新的GOCE卫星重力场模型和卫星测高数据计算了稳态海面动力地形.结合海洋表层漂流浮标的观测结果,对稳态海面动力地形进行了最优空间滤波尺度分析,给出了区域、纬度带和全球稳态海面动力地形的最优空间滤波尺度因子.在此基础上,给出了全球和区域地转流.结果表明：在中高纬度和全球区域,可以分别获得空间尺度优于102km和127km的稳态海面动力地形信息.与海洋表层漂流浮标对比可知,在强流区域,采用稳态海面动力地形得到的地转流速可以解释观测浮标流速的70%;在中高纬度区域,由GOCE重力场得到的地转流略优于对应的GRACE结果;在近赤道区域,由GOCE重力场得到的地转流精度略低于对应的GRACE结果;在北大西洋和阿古拉斯强流区域,由GOCE得到的地转流场明显优于对应的GRACE结果,其精度分别提高了16%和24%.捷联式航空重力测量算法比较
摘要：捷联式航空重力测量系统与平台式系统相比具有体积小、重量轻、功耗低等许多优点,近些年来取得了显著的研究进展.本文给出了捷联式航空重力测量的两种算法模型：捷联式惯性标量重力测量（SISG）和旋转不变式标量重力测量（RISG）模型,并对其误差模型作了初步讨论.利用我国首套捷联式航空重力仪SGA-WZ01在某海域的部分试验数据,对两种算法模型进行了比较分析,表明其差值之标准差对于200s的滤波长度小于0.5mGal.同时,利用两组重复测线数据估算了不同滤波尺度下的两种算法的内符合精度,表明SISG算法略优于RISG算法.对于200s和300s的滤波长度,SISG的内符合精度分别为1.06mGal和0.80mGal.青藏高原东部和周边地区地壳速度结构的背景噪声层析成像
摘要：利用连续地震背景噪声记录和互相关技术获得瑞利面波格林函数,进而反演获得了青藏高原东部和周边地区的地壳三维速度结构.地震数据源于北京大学宽频带流动观测地震台阵,国家数字测震台网数据备分中心提供的部分固定台站的连续记录及INDEPTH IV宽频带流动观测地震台阵.首先对观测数据进行处理和分析取得所有可能台站对的面波经验格林函数和瑞利波相速度频散曲线,反演得到了观测台阵下方周期从6～60s的瑞利波相速度异常分布图像.并且进一步反演获得研究区域三维剪切波速度结构和莫霍面深度分布.短周期（6～14s）相速度异常分布与地表地质构造特征吻合较好,在青藏高原和四川盆地之间存在一个明显的南北向转换带.而本文最重要的结果是周期大于25s的相速度异常分布图像显示,以昆仑断裂带为界,柴达木盆地和祁连山脉地区呈现与青藏高原截然不同的中地壳速度结构,反而与青藏高原东缘地区和川滇菱形块体速度结构相似.反演获得的剪切波速度在27.5～45km深度的切片也明显地揭示：青藏高原的松潘—甘孜地块和羌塘地块呈现均一的低速层;然而,柴达木盆地和祁连山脉地区则呈现较强的横向不均匀性,尤其是柴达木盆地的高速异常和四川盆地的高速异常相对应.这些结果为前人提出的青藏高原东北向台阶式增长模式提供了重要的地震学观测证据.与全球一维平均速度模型（AK135）相比较发现,本文测量和反演获得的研究区域内平均相速度和剪切波速度都比AK135模型慢很多,尤其是青藏高原的中地壳（25～40km）剪切波速度显著低于全球平均速度模型.进一步的层析成像反演证实松潘—甘孜和羌塘地块中地壳（27.5～45km）呈现大范围均一的低速层,为青藏高原可能存在大规模中下地壳＂层流＂提供地震学观测证据.在祁连山脉的27.5～45km深度�2013年川滇交界香格里拉—得荣震群序列的重新定位、震源机制及发震构造
摘要：2013年8月28日和31日四川得荣县与云南德钦县、香格里拉县交界地区分别发生MS5.2和MS5.9地震.这两次主震连同截至2013年12月31日发生的589次M≥1.5余震,构成香格里拉—得荣震群序列.该序列的震区位于青藏高原东南隅横断山脉的三江构造带地区,地处川滇菱形块体西边界,当地有多组交错的活动断裂.为了了解这一震群序列的震源构造特征以及震区的构造动力环境,我们利用区域地震台网的数字波形资料以及中国地震台网中心的有关震相数据,建立了分区速度结构模型;使用Loc3D（川滇走时表定位软件）重新测定该震群序列中10次MS〉4.0地震的位置,利用双差法对该序列中的更小地震进行重新定位;同时,采用地震矩张量的时间域反演方法获得10次MS〉4.0地震震源机制的矩张量解.重新定位结果显示：香格里拉—得荣震群序列的绝大部分地震发生在NW向德钦—中甸—大具断裂中段7～15km深度的基底层,整个序列的震源分布长度约17km,横向宽度约7km;震源分布在横剖面表现为负花状构造的断裂带内,其中,NE倾向的主干活动断裂及其北东侧一条SW倾向的次级断裂分别控制该负花状构造的两个侧边.本研究反演得到的震源机制解显示：该序列所有MS〉4.0地震均是德钦—中甸—大具断裂中段在近S-N向—NNE-SSW向拉张作用下的正断层作用的结果,右旋走滑作用并不明显.这与该断裂晚第四纪活动的地质地貌特征—右旋走滑为主、正断倾滑为辅—并不吻合.这种不一致可能暗示震区的现今构造运动与以往有所不同,为进一步研究青藏亚板块东南隅与缅甸亚板块以及印度板块交界地区的现今构造动力学提出了问题与线索.基于GPS速度场变化结果研究汶川地震前后南北地震带地壳运动动态特征
摘要：本文针对制约多期GPS速度场动态演化特征分析的关键问题,提出速度场稳定基准选取中顾及基准偏移的影响,给出了改进拟准检定（QUAD）初选指标的方法,有效解决多期速度场的基准偏移对粗差剔除的影响.并在此基础上通过对1999—2013年南北地震带地区多期GPS速度场做以华南地块为统一参考基准的处理、最小二乘配置统一协方差参数估算,获取了南北带地区多期GPS速度场的网格化结果.结果显示：（1）汶川地震影响在震后迅速衰减;震前2004—2007年及2007—2009年相对于1999—2004年南北地震带地区中北部地区存在大范围的北东向运动增强.（2）2007—2009年相对于2004—2007年的速度场差值变化图像显示,这期间汶川地震的调整影响范围较大,鲜水河左旋剪切有所减弱,龙门山南段应变积累增强.（3）川滇块体南东向的挤出滑移在2011—2013年相对2009—2011年有所增强.郯庐断裂带中南段的岩石圈精细结构
摘要：郯庐断裂带是中国东部规模最大的构造活动带,有着复杂的形成演化历史,对中国东部的区域构造、岩浆活动、矿产资源的形成和分布以及现代地震活动都有重要控制作用.2010年在郯庐断裂带中南段的江苏宿迁市附近,采用深地震反射探测方法对郯庐断裂带及其两侧地块的岩石圈结构进行了解剖.结果表明,该区莫霍面和岩石圈底界均向西倾,其中,地壳厚度约为31～36km,岩石圈厚度约为75～86km,且岩石圈厚度在郯庐断裂带下方出现突变.郯庐断裂带在剖面上表现为由多条主干断裂组成的花状构造,其内部发育有断陷盆地和挤压褶皱,具有伸展、挤压和走滑并存的构造形迹,暗示郯庐断裂带的形成和演化经历了多期复杂的构造活动.这一断裂带错断了近地表沉积层,向下切割莫霍面和岩石圈地幔,属岩石圈尺度的深大断裂构造系统.软流圈高温高压热物质沿断裂带的上涌、岩浆底侵或热侵蚀作用造成岩石圈出现拉张伸展和岩石圈减薄,并可能使岩石圈组构及其物质成分发生改变.本项研究结果不但可进一步加深对郯庐断裂带深、浅部结构的认识,而且还可为分析研究华北克拉通东部的深部过程和浅部构造响应提供资料约束.云南腾冲火山区地壳及岩石圈厚度研究
摘要：使用云南腾冲火山监测台网9个宽频带地震台站的远震数据,采用P波和S波接收函数的方法研究了腾冲火山区的地壳厚度、泊松比值以及岩石圈和软流圈分界面（LAB）深度.研究结果表明：1）云南腾冲火山区的地壳厚度约在33.5～38.0km之间;2）火山区的泊松比主要集中范围为0.26～0.32,其中6个台站均大于0.29,推测与地壳镁铁质成分的增加有关并且可能存有2个岩浆囊;3）火山区的岩石圈厚度在78.2～88.0km,较周边地区明显隆起且横向差异较大.腾冲火山区岩石圈的明显穹隆,由软流圈上涌（地幔热物质上升）引起岩石圈的拉张与减薄所致.基于Landsat 8光学影像的巴基斯坦Awaran Mw7.7地震形变监测及参数反演研究
摘要：2013年9月24日巴基斯坦俾路支省（Balochistan）境内的阿瓦兰县（Awaran）发生了Mw7.7级地震.本文利用覆盖该地区的Landsat 8数据,基于影像配准的方法获取了该次地震的同震形变场,并运用地统计的方法对形变结果进行精度评定.针对传统四叉树算法中近场和远场中采样密度的不均匀性,以及噪音区域对数据降采样和反演结果收敛性的影响,本文提出了改进的四叉树算法对点的密度和形变梯度进行合理兼顾.最后利用光学影像获取的形变结果和数据的精度水平,基于Okada弹性半空间形变模型反演了该地震的震源参数和断层滑动分布.结果表明,地震断层北倾47°,滑动以左旋走滑为主,断层的西南部兼具少量的倾滑运动分量,断层滑动主要集中分布在断层面0～15km深度范围,最大滑动量达10m.反演获得的地震标量矩为4.68×1020 N·m,震级约为Mw7.75级.本文的研究结果可以为该地区的地壳应力变化研究和地震灾害评估提供依据,同时为Landsat 8光学影像应用于地震的形变研究提供参考.利用震后黏弹性位错理论研究苏门答腊地震（Mw9.3）的震后重力变化
摘要：本文利用2003—2011年的GRACE RL05数据提取了苏门答腊地震（Mw9.3）引起的震后重力变化,发现断层两侧震后重力变化速率存在明显差异,断层下盘总体变化率为0.55μGal/yr,断层上盘为0.16μGal/yr.基于子断层叠加的编程思想,本文将Tanaka的黏弹球体位错理论配套计算程序（简称黏弹位错程序）加以改造,克服了其近场计算精度不足（甚至错误）的缺陷,可用来研究大地震引起的近场震后位移与重力变化.本文利用改造后的黏弹位错程序计算了2004年苏门答腊地震（Mw9.3）产生的同震重力变化,计算结果在空间分布和量级上均与利用弹性位错程序计算获得的结果一致,验证了我们对黏弹位错程序进行改造的正确性.最后,结合GRACE卫星观测数据,本文利用Tanaka的黏弹位错理论研究了苏门答腊地区的地幔黏性因子.结果表明,该地区地幔黏滞性具有显著的横向差异,当发震断层上下两盘的地幔黏滞性系数分别取8×1018 Pa·s和1×1018 Pa·s时,模拟的震后重力变化在总体空间分布和变化趋势上与GRACE卫星观测结果更接近.上月壳中的散射引起月震尾波的数值模拟研究
摘要：在阿波罗月震记录中普遍存在着强烈持久的尾波信号,这样的波形特征无法用均匀分层月球模型解释.一个普遍被接受的解释是月震尾波由月球浅层结构对月震波的散射引起.我们采用基于交错网格的伪谱和有限差分混合方法模拟研究非均匀上月壳对月震波的散射效应,在此基础上解释月震尾波的形成机制,并估计出上月壳速度扰动的强度.我们发现,在均匀分层模型基础上,进一步考虑上月壳中的非均匀结构对月震波的散射效应,能有效地解释月震信号中强烈持久的尾波.我们认为月震尾波可能是由上月壳中的低波速、低衰减和散射这三个因素的共同作用所引起.采用不同的扰动标准差模拟上月壳的非均匀性,并比较模拟波形与真实月震图的相似程度,我们发现上月壳中速度扰动的标准差应该在3%到5%之间,很可能接近于3%.扬子块体与华北块体在海区的接触关系——来自上下源、长排列多道地震剖面的新认识
摘要：在新一轮南黄海区域地质地震调查工作中,针对地震地质条件和勘探目标,设计了新的地震资料采集技术方案——上下源延迟激发＋长排列接收,获得了强反射界面之下的深部地层有效反射,揭示了千里岩断裂两侧分布着向南逆冲的构造推覆带.结合重力、磁力反演成果认为,千里岩隆起区为扬子块体与华北块体碰撞接触带,扬子块体向北运动与华北块体碰撞后楔入到华北块体之中.三角网格有限元法波动模拟的数值频散及稳定性研究
摘要：三角网格有限元法能够准确模拟复杂构造和复杂介质条件下的地震波场,数值频散和稳定性条件是地震波数值模拟中参数选择的主要依据.基于均匀的线性三角网格单元,根据结构刚度矩阵的组装原理以及平面波理论,推导了集中质量矩阵下两种网格结构的声波频散函数以及稳定性条件,并对数值频散特性以及稳定性进行了详细研究：三角网格单元中波动的数值频散除了受到空间采样间隔、单元网格纵横比和波传播方向等常规因素的影响外,还受到网格布局的影响,过锐或过钝的三角单元会对波动数值频散产生不良的影响,不同类型的单元网格、单元纵横比对应着不同的稳定性条件,正三角单元中的波动具有较好的数值频散特性,其数值各向异性（频散随波传播方向的变化）效应最弱,稳定性条件也较为宽松.最后通过数值模拟直观地验证了以上分析结果,为有限元正演三角网格的剖分和参数的设置提供一定的理论依据.
