磁暴期间热层大气密度变化
摘要：基于CHAMP卫星资料,分析了2002—2008年267个磁暴期间400km高度大气密度变化对季节、地方时与区域的依赖以及时延的统计学特征,得到暴时大气密度变化的一些新特点,主要结论如下：1）两半球大气密度绝对变化（δρa）结果在不同强度磁暴、不同地方时不同.受较强的焦耳加热和背景中性风共同作用,在北半球夏季,中等磁暴过程中夜侧和大磁暴中,夏半球的δρa强于冬半球;由于夏季半球盛行风环流造成的扰动传播速度快,北半球夏季日侧30°附近大气,北（夏）半球到达峰值的时间早于南（冬）半球.而可能受半球不对称背景磁场强度所导致的热层能量输送率影响,北半球夏季强磁暴和中磁暴个例的日侧,南半球δρa强于北半球;春秋季个例中日侧30°附近大气,北半球先于南半球1～2h达到峰值.2）受叠加在背景环流上的暴时经向环流影响,春秋季暴时赤道大气密度达到峰值的时间最短,日/夜侧大气分别在Dstmin后1h和2h达到峰值.至点附近夜侧赤道大气达到峰值时间一致,为Dstmin后3h;不同季节日侧结果不同,在北半球冬季时赤道地区经过更长的时间达到峰值.3）日侧赤道峰值时间距离高纬度峰值时间不受季节影响,为3h左右.在春秋季和北半球冬季夜侧,赤道大气密度先于高纬度达到峰值,且不同纬度大气密度的峰值几乎无差别,表明此时低纬度存在其他加热源起着重要作用。基于全天空图像的极光活动变化检测方法研究
摘要：面对日积月累产生的海量极光数据,快速发现极光现象的发生及活动特征是研究极光的物理机制及相关动力学过程的首要问题,它为研究极光现象提供有效的自动化分析手段,从而能够提供充足而有效的事件用于统计学分析.因为太阳风是等离子体,它有着磁流体力学的特征,本文采用流体力学的连续性方程对极光运动进行建模,提取全天空极光图像序列的运动场,对极光活动进行表征,进而构造极光活动变化曲线,从而有效的检测出极光活动的变化.该方法的优势在于,基于运动场的表征方法能够有效反映极光活动的二维形态和运动特征,生成的极光活动变化曲线可以准确地指示极光发生、变化和消失的时间,为进一步研究极光的活动周期及相关物理变化奠定基础。中国平均降水和极端降水对气候变暖的响应：CMIP5模式模拟评估和预估
摘要：基于24个CMIP5全球耦合模式模拟结果,分析了中国区域年平均降水和ETCCDI强降水量（R95p）、极端强降水量（R99p）对增暖的响应.定量分析结果显示,CMIP5集合模拟的当代中国区域平均降水对增温的响应较观测偏弱,而极端降水的响应则偏强.对各子区域气温与平均降水、极端降水的关系均有一定的模拟能力,并且极端降水的模拟好于平均降水.RCP4.5和RCP8.5情景下,随着气温的升高,中国区域平均降水和极端降水均呈现一致增加的趋势,中国区域平均气温每升高1℃,平均降水增加的百分率分别为3.5%和2.4%,R95p增加百分率为11.9%和11.0%,R99p更加敏感,分别增加21.6%和22.4%.就各分区来看,当代的区域性差异较大,未来则普遍增强,并且区域性差异减小,在持续增暖背景下,中国及各分区极端降水对增暖的响应比平均降水更强,并且越强的极端降水敏感性越大.未来北方地区平均降水对增暖的响应比南方地区的要大,青藏高原和西南地区的R95p和R99p增加最显著,表明未来这些区域发生暴雨和洪涝的风险将增大。顾及多方向观测值权比反演地球重力场的动力积分法
摘要：考虑到不同坐标系下各个方向观测值对反演地球重力场的频谱贡献不同,建立了顾及多方向观测值权比的动力积分法,并利用该方法反演了高精度的GOCE HL-SST卫星重力场模型.首先,分析了不同坐标系下各个方向观测值与地球重力场信息的响应关系,其中惯性系（IRF）下X、Z方向的观测值分别对扇谐系数、带谐系数最为敏感,Z方向的解算精度在全频段均略高于X、Y方向;地固系（EFRF）下各个方向的独立解算精度均与能量守恒法的解算精度相当;局部指北坐标系（LNOF）下X、Z和Y三个方向的解算精度依次递减,且Y方向在47阶附近有明显＂驼峰＂现象.其次,比较了不同坐标系下顾及三个方向观测值权比的加权解算模型,其中加权联合解算模型精度在20至70阶次均明显优于等权解算模型,在带谐项和共振阶次精度提升明显,且LNOF下的加权联合解算精度要优于IRF和EFRF.最后,比较了GOCE和CHAMP卫星的模型解算精度,采用本文计算方法,仅利用2个月GOCE轨道观测值解算的模型精度优于包含更长观测时段信息的AIUB-CHAMP01S和EIGEN-CHAMP03S模型,且略优于ASU-GOCE-2months模型。海潮误差对GRACE时变重力场解算的影响研究
摘要：海潮误差是GRACE时变重力场反演中重要的误差源,目前的海潮模型中主要包含振幅较大的主潮波分量模型,在时变重力场反演中次潮波的影响也是不可忽略的,因此,GRACE时变重力场反演中的海潮误差主要包括受限于海潮模型误差和次潮波影响.本文利用轨道模拟方法检测了短周期潮波的混频周期以及次潮波对ΔC20,ΔC30的时序特征,并进一步通过轨道模拟结果分析了海潮误差对时变重力场反演的影响,然后通过实测数据解算分析了海潮误差对当前GRACE时变重力场解算的影响,研究发现：（1）利用轨道模拟能够有效地检测短周期潮波的混频周期;（2）时变重力场解算过程中,次潮波的影响大于海潮模型误差的影响;（3）海潮模型误差以及次潮波影响是当前GRACE没有达到基准精度的重要因素之一。基于GPS和GRACE数据的三维地表形变的比较及地球物理解释
摘要：GPS技术能以高空间和高时间分辨率监测地表形变.但由于测量原理的不同,GPS监测的地表形变与GRACE存在差异.本文比较了ITRF2008-GPS残差序列与基于CSR的RL05版本的GRACE球谐系数的地表形变序列的差异.结果表明,GPS和GRACE的周年变化在高程方向上具有较好的一致性,但水平方向的差异明显.重点分析了影响GPS/GRACE地表形变差异（尤其是水平方向）的三个因素：不同GPS站时间序列间的不确定性,热弹性形变和区域形变.GPS站地表形变本身的不确定度在一定程度上导致了GPS/GRACE间的差异（特别是水平方向）.结合热弹性形变理论指出,由温度变化引起的热弹性形变也是导致GPS/GRACE的南北方向差异的主要原因之一.因此利用GPS数据研究地表质量负载时,必须消除热弹性形变的影响.区域负载对GPS/GRACE水平方向差异的影响也是不可忽略的,特别是对欧洲区域。TerraSAR-X/TanDEM-X获取高精度数字高程模型技术研究
摘要：以双星系统（TerraSAR-X/TanDEM-X）下的bistatic数据模式为例研究了差分干涉获取高精度DEM产品的融合算法和技术流程.针对不同观测几何条件下（升降轨,不同入射角）观测数据的畸变和缺失,提出一种迭代的顾及垂直基线、阴影和叠影的数据融合新方法重建高分辨率高精度的数字高程模型,并对TanDEM-X融合的DEM在不同地物属性特征下（山区及高楼林立的城区）的精度进行定量分析.本文采用了两对覆盖珠海、澳门区域的升降轨TerraSAR-X/TanDEM-X干涉对进行融合处理,并通过收集的高精度Lidar数据进行精度比较分析.此外,本文还定量分析了TanDEM-X的DEM对常规DInSAR技术的改进,并与SRTM、ASTER的结果进行对比.结果表明：提出的升降轨融合方法较单一轨道平台能够较好地改正或减弱由于几何畸变引起的高程信息缺失或错误,通过与Lidar数据的对比发现TanDEM-X的融合DEM在山区的精度较高,其残差的标准差为3.5 m,较单一轨道（升、降轨）分别降低8%和22%,能够通过迭代的方法获取高分辨率（可达2～5m）、高精度的地形信息;而针对城区密集建筑物的复杂地形来说,融合的DEM的精度稍低,残差的标准差为11.8m,但较单一轨道（升、降轨）来说有较大改进,其残差标准差分别降低了28%和22%;而在分布较为稀疏的居民区,融合的DEM能够较Lidar数据获取更好的建筑物高度及外形信息,此时的残差标准差可达5m.同时,TanDEM-X的融合DEM作为外部DEM能够较SRTM和ASTER来说更好地去除地形信息,尤其在山区及高程建筑密集分布的城区,从而利于后续的相位解缠和形变信息的精确获取和解译,为更高精度的时序InSAR形变监测提供有利条件。基于CHAMP卫星与三维Taylor多项式模型的区域地磁建模研究
摘要：利用CHAMP卫星矢量和标量地磁测量数据,通过三维Taylor多项式模型建立了2010.0年中国及邻近地区在300km高度附近的X、Y、Z和F分量的三维磁场模型.为了比较验证所建模型,分析了其与Taylor多项式模型（二维模型）不同截断阶数所对应的均方偏差（RMSE）、残差及分布等.结果表明,三维模型每一阶的RMSE和残差绝对值的平均值均要比二维模型的小约45%.由于采用了系数完全展开的建模方式,三维模型的系数数量约为二维模型的2倍,三维模型较低的截断阶数可以反映更多的地磁信息.本研究中的5阶三维Taylor模型基本可达到8阶Taylor模型的精度.两种模型绘制的地磁场及残差分布有较好的一致性。2011年M_W9.0东日本大地震动力学破裂过程的数值模拟
摘要：力学上,地震可以看作在应力场作用下由于断层带介质的突然损伤或软化导致的断层带失稳事件.本文基于这个地震动力学模型,利用一种可以模拟断层大位错的有限元方法,研究了2011年MW9.0东日本大地震（Tohoku-Oki）的动力学破裂过程.比较了无障碍体和具有不同刚度障碍体的断层带模型产生的断层位移、位错和应力降.主要结果表明,障碍体的存在并不明显地改变障碍体区域的初始构造应力场.对有障碍体情形,准静态结果显示断层上盘最大逆冲位移和最大剪切位错分别为51m和58m,均发生在海底表面海沟处,与无障碍体的结果（最大剪切位错约55m）相比差别不大;下盘最大倾向位移（-10m）并不与上盘最大值出现在同一位置,而是在障碍体处.障碍体处剪应力降（约11 MPa）大于周围非障碍体区域.障碍体处正应力降的最大值约为3 MPa.模拟结果似乎不支持海山是导致本次地震异乎寻常大位错的原因,而倾向于断层带剪切刚度在地震过程中极度损伤或软化。联合采用定性和定量断层资料的应力张量反演方法及在乌鲁木齐地区的应用
摘要：地壳应力场是地球动力学研究和地震孕育环境研究的重要基础资料.求解应力场的一种重要方法是根据断层擦痕资料反演,然而擦痕往往难以观测,但断层滑动性质也与应力场有紧密的关系,这部分资料十分丰富.本研究按照应力张量在断层面上的剪应力方向与擦痕滑动方向及断层滑动性质一致为准则提出了联合采用擦痕数据和定性断层滑动数据求解应力场的网格搜索法,并给出了反演参数的一定置信度下的置信区间.采用假定的走滑型、挤压型和拉张型应力张量产生由7个擦痕数据和80个定性断层滑动数据组成的三组数据集.采用这些人工合成数据求解应力张量的实验结果表明,该方法可以更为准确地反演应力张量参数,定性断层滑动资料的参与使得应力张量的主应力方向更加接近假定的主应力方向,并且,应力张量参数的不确定性大大减小.将该方法应用于乌鲁木齐附近的定量擦痕和定性断层滑动性质数据,得到该地区较为精确的应力张量.结果表明,乌鲁木齐主压应力方向为近南北向、主张应力方向近垂直向,应力形因子为0.03.该地区占主导地位的近东西向的逆冲断层是近南北向挤压和近垂直向拉张形成的.较低的应力形因子表明乌鲁木齐地区在南北向挤压并辅以博罗科努山和博格达山的东、西向挤压的应力状态下处于隆升状态。基于S变换的软阈值滤波在深地震反射数据处理中的应用
摘要：深地震反射原始单炮数据是非平稳的弱能量反射信号,信噪比较低.如何提高信噪比一直是深地震反射数据前处理中的一大难题.S变换是一种适用于分析非平稳信号的时频变换方法.同其他分析时变信号的方法相比,S变换的基本小波不必满足小波在时间域均值为零的容许性条件,它的时频分辨率与分析信号的频率有关,且其在时间域的积分可以得到傅里叶频谱,其反变换也简单.因此,S变换容易表示深地震反射信号复杂的时频特性.本文在S变换的基础上,利用软阈值滤波方法对深地震反射数据进行处理,实验结果表明,该方法有效地提高了信噪比,压制了有效频带范围内的混频干扰,突出了弱反射信号,使得波组信息更加丰富,有利于连续追踪有效反射波组和识别薄地层,特别是提高了深部Moho界面反射层位的分辨率,为深地震反射剖面后续处理和准确解释奠定了基础。近场位移数据约束的2013年芦山地震破裂模型及其构造意义
摘要：以往的研究显示了2013年芦山MS7.0级地震发震断层的隐伏逆冲断层基本特征,但是破裂深部细节差异较大.本文以近场密集的同震形变数据约束芦山地震破裂面几何形状及滑动分布,结果显示芦山地震破裂面具有铲状结构,上部16km为43°～50°高角度断层,深部16～25km为小于27°的低角度断层,破裂深度与重定位的余震分布深度一致.破裂分布模型清楚显示上下两个断层上各有一个滑动幅度大于0.5m的峰值破裂区,最大滑动量1.5m位于13km深处.重定位的余震分布基本都落在最大滑动量等值线外部库仑应力增加的区域.芦山地震破裂面几何形状和滑动分布特征与2008年汶川MS8.0级地震映秀—北川破裂相似,支持龙门山冲断带发育大规模的近水平滑脱层,是青藏高原东缘地壳缩短增厚、龙门山挤压隆升的重要证据。深反射剖面揭示的芦山7.0级地震发震构造
摘要：芦山地震发生在龙门山断裂带前缘.关于芦山地震的发震断层,有的认为是前山断裂——双石—大川断裂,有的认为是山前断裂——大邑断裂拟或其他隐伏断裂,发震断裂究竟是哪条断裂以及芦山地震是不是汶川地震的余震？目前仍存在较大争议.震后穿过芦山地震区完成了一条长近40km的深地震反射剖面,以确定芦山地震的发震构造.反射剖面显示浅部褶皱和断裂构造发育,在上地壳存在6条逆冲断裂,下地壳存在一条非常明显的变形转换带,在深度16km左右还存在一个滑脱层,浅部的6条断裂最终都归并到该滑脱层上.参考主余震精定位结果,芦山地震的发震断裂应该是位于双石—大川断裂和大邑断裂之间的隐伏断裂F4,F2和F3断裂受控于发震断裂而活动,形成剖面上＂Y＂字型余震分布现象.隐伏断裂F4属山前断裂,不是前山断裂,因此芦山地震不是汶川地震的余震。2013年甘肃岷县漳县M_S6.6地震余震序列时域衰减特征分析
摘要：本文基于补充遗漏地震事件后的地震目录和修正的大森公式,对2013年7月22日甘肃岷县漳县6.6级地震余震序列时间域衰减特征进行了分析.鉴于主震后短时间内目录遗漏的余震较多,首先利用岷县台连续地震记录波形的高频包络差,检测主震后3h内目录遗漏的地震.经检测在主震后3h内共发现目录遗漏的ML1.0以上地震139个,最大震级为ML3.6.主震后1000s内检测到遗漏地震69个,约为目录给出余震数量的6倍.而后使用补充遗漏地震的目录,基于修正的大森公式分别拟合余震频度和余震地震矩随时间的变化.结果显示拟合p值约为1.07,表明岷县漳县地震余震序列衰减速率与全球平均水平接近,而未补充遗漏地震的频度拟合会造成余震序列衰减速率的低估.利用高频包络差直接计算地震频度曲线,通过三种衰减模式对地震频度曲线拟合参数比较,未观察到岷县漳县地震主震后存在早期余震缺失现象.分析认为,加入遗漏地震可以提高余震频度拟合估计衰减速率结果的准确度和精度,若缺少遗漏地震检测结果,则使用地震矩拟合所得衰减速率结果准确度较优,但需充分考虑其精度上的误差.在分析余震序列衰减特征的实际研究工作中,需根据地震目录完整性选择适当的拟合方法。2014年8月3日云南鲁甸6.5级地震序列破裂过程研究
摘要：本文利用主地震相对定位法,对2014年鲁甸MS6.5地震序列中的8月3日—9月30日地震进行了重新定位,借助于时空图像分析方法,对本次地震破裂过程进行了分析,得到如下结果：（1）2014年鲁甸MS6.5地震主要沿NW向破裂,存在沿NE向破裂的成分,但是NE向破裂并不明显;（2）地震破裂时,主要从主震震中处往ES方向传播,破裂带长度大约为10km,破裂面近乎直立;（3）余震活动主要集中于主震上方区域,震源深度大于主震的余震稀少.根据上述结果,结合当地的地震构造情况和本次地震的震源机制解,分析表明,本次地震的破裂面为NW向,其发震断层为包谷垴—小河断裂的可能性很大。太行山与燕山交汇部位的地壳厚度与泊松比分布特征
摘要：本文搜集了2001—2013年间在太行山与燕山构造带交汇部位先后布设的4个宽频带流动地震台阵和首都圈固定地震台网共192个台站记录到的全球5.5级以上远震事件波形资料,综合采用接收函数H-κ和CCP叠加分析获得了134个基岩台站下方的地壳厚度和泊松比结果.综合分析与前人研究相吻合但更加精细的地壳约束分布信息,发现研究区域的地壳厚度和泊松比在整体上呈现出从西北到东南方向渐变的特征,在南北重力梯度带两侧及其附近呈现出明显的小尺度地壳结构和物质组分的差异,且可明显区分出太行山地区和燕山构造带及盆山交界处的地壳厚度与泊松比的相对差异,这可能反映了这些地区在华北克拉通的构造演化过程中所经历的不同地壳改造过程。胶东半岛地壳速度结构及其构造意义
摘要：胶东半岛地处华北平原东北部沿海地区,北东向断裂带异常发育,该区不仅是华北震区中、强地震活动的频发区,又是中-新生代地壳构造活动的大陆边缘带.中国东部最大规模的郯庐断裂带纵贯胶东半岛西部,苏鲁超高压变质带位于该半岛南侧,彰显其地理位置重要而特殊.为深入认识我国近海与海陆过渡带地壳结构特征及其深部动力学背景等基础科学问题,2013年在胶东半岛东部实施了海陆联合探测项目.本文对布设的北西向宽角反射/折射探测剖面进行了计算处理,获取了该测线的地壳精细结构及其构造特征.结果表明：胶东半岛地壳结构复杂,该区基底埋深较浅,地表速度偏高,地壳速度结构呈现东西迥异的非均匀性特征,具有横向分层、纵向分块的典型特性.作为郯庐断裂带重要组成部分的牟平—即墨断裂带是胶东半岛上非常重要的断裂带,该断裂带东西两侧的地壳结构特征差异非常明显,断裂带东侧速度偏低,而西侧速度偏高,地壳各分层界面形态在该断裂带两侧起伏变化明显,地壳结构整体上呈现南东浅北西较深的结构特征.总体来看,胶东半岛不同区段呈现出的结构差异与该区大地构造单元的划分基本相符,在界面起伏变化明显的区域与地表穿过的断裂带遥相呼应.作为华北板块和扬子块体相互碰撞的边缘地带,胶东半岛复杂的深部结构特征与西太平洋板块对其的俯冲挤压有着密切的关联,该研究对了解本区地壳构造变化的深部动力学背景有着重要的研究意义。华南东部地幔过渡带顶部低速层中的熔体含量估算
摘要：地幔过渡带顶部低速层的成因及性质研究,对于认识地球内部物质运移及地幔对流过程等具有非常重要的动力学意义.最新的地震学研究显示,华南陆块东部地幔过渡带顶部的低速层存在着明显的区域性差异.一般认为,该低速层的形成与脱水引起的部分熔融有关.本文利用部分熔融体系的平衡几何模型,重点分析了熔体成分、位温、二面角和玄武质含量等因素对熔体含量的影响,并结合该低速层的分布特征,估算出研究区的南北两个子区域地幔过渡顶部熔体含量分别为～1.18vol.%和～2.02vol.%.这一熔体含量的显著差异可能与太平洋板片多期次俯冲作用的叠加有关。
