中国大陆地表温度年变基准场研究

非构造活动或非地震因素对地表热辐射场（地表温度）的影响,对于利用卫星热红外遥感探索地震前兆抑或断层活动有着重要的现实意义.地表温度中,典型非构造活动或非地震因素成份有：由太阳辐射引起的稳定年周期成份和与地形、纬度及能量平衡等因素有关的长期稳定成份,合称年变基准场.本文根据2000～2008年的MODIS/Terra地表温度产品,利用小波分析提取了中国大陆地表温度的年变基准场.在此基础上,结合热传导方程和数学物理方法,获得了年变基准场的（半）定量化表达式.进一步, 利用地表温度的长期稳定成份,获得了温度与海拔、纬度变化之间的定量关系：海拔每增加100 m,温度降低0.51±0.01 K; 纬度每增加1°,温度降低0.77±0.08 K.总之,年变基准场可为利用热红外辐射提取地壳活动信息提供一种参考背景, 温度与海拔、纬度变化之间的定量关系则可用来校正地形起伏和纬度变化对地表温度的影响.     

卫星热红外亮温、气温及地温观测的年变变化对比研究

过对NOAA卫星热红外亮温与野外安装气象观测站接收的气温、地下不同深度地温(0.2, 0.5, 1.5,2 m)进行不同方式的对比研究,分析了卫星热红外亮温、气温、地下不同深度地温的变化特征,探讨了亮温与气温及不同深度地温之间的关系．结果表明:① 卫星热红外亮温观测,由于受天气、云层短周期因素变化影响,曲线呈现高频突跳特征,但按最大值拟合出的亮温曲线有较好的年变变化规律;② 浅层地温受气温及太阳辐射的影响较大,能够体现出日变化,表现出很好的季节变化规律;③ 深层地温年变平稳, 年变变化与季节相关．但与气温相比,表现出滞后效应,且深度越深,滞后时间越长;④ 亮温、气温及深度0.2 m地温三者之间呈现很好的相关性．亮温、气温、0.2 m地温的极值几乎同时段出现,都符合季节变化．分析表明,亮温能够真实地反映地表温度的变化情况,能够为利用卫星热红外亮温提取地震异常信息提供可靠准确证据．本研究结果为理解不同观测属性及其相互关系,以及更好地为地震监测应用提供了基础．      

基于变密度模型的位场界面反演

在波数域中用重力反演莫霍面深度时通常假定壳幔密度差为一常数，但这只是一种近似的密度模型，本文采用了密度随深度呈指数变化的变密度模型来反演莫霍面深度，给出了利用指数密度模型在波数域中计算重力异常的正演公式及界面深度的反演公式.利用指数密度模型及重力资料反演了青藏高原莫霍面的深度，分析了莫霍面的特征.结果表明，青藏高原莫霍面呈现出边缘浅、中部深的特点，边缘变化快、梯度大，中间变化梯度趋缓.中心地带的羌塘地体莫霍面深度达74 km，向四周慢慢变浅至67 km左右，边缘地区突然变浅至50km左右.通过常密度模型、变密度模型及地震反演得到的莫霍面的比较，证实变密度模型更适合于莫霍面结构的反演.     

隆起与拗陷地区地温场的特点

在研究地表热流和5公里深度内区域地温场时,考虑构造形态对地温场的影响是十分重要的。本文采用有限差分法,通过对几组不同导热系数比值和盖层厚度模型的数学模拟,讨论了隆起和拗陷地区地温场的特点,以及岩石导热性变化对地温场影响的程度,为研究一些特殊构造部位局部热异常带形成的原因提供了理论根据。     

中国地表亮度温度年变基准场

欲从热红外辐射中找到构造活动与地震活动的信息 ,需要考虑 2个基本问题 ,即大气的影响和地表热红外辐射的稳定场。通过以下方面的工作尝试对上述问题进行了研究 :1 )提出了地表亮度温度及年变基准场的概念。 2 )利用NOAA卫星 2 0年的观测资料 ,文中在获得地表亮温 (LSBT)的基础上 ,借用分离窗方法和小波分析方法 ,提取了中国地表亮温的年变基准场 ,为进一步分析异常场打下了基础。计算表明 ,大气的影响一般在± 1 0K范围内     

区域航磁资料在预测松辽盆地北部区域地温场中的应用

分析了应用区域航磁资料研究区域地温场的方法,提出了在探井井温资料控制下采用指数形式的方法计算地温梯度,并建立起居里深度与近地表地温梯度、指数因子的关系,给出了求取近地表地温梯度、指数因子的方法及公式,推导了不同深度地温及平均地温梯度的计算公式.通过对松辽盆地北部区域地温场计算结果分析认为,应用区测航磁资料结合一定数量的井温资料可较好地预测区域地温场,为盆地评价提供较为可靠的地温场资料.     

卫星热红外遥感资料在地震预报中的应用研究

利用NOAA—AVHRR数据通过Becker ＆ Li地温计算模型反演，得到有关地震发生前后每日的地表温度分布图像，然后进行逐日的地表温度分布图像以及震源区地表温度平均值日变时序曲线分析。结果表明震前出现了较明显的热红外地震前兆异常。最后指出，从NOAA—AVHRR数据中利用分裂窗技术反演陆地表面温度结果容易受到云层的干扰，但是更高空间分辨率和光谱分辨率的EOS／MODIS数据的产生以及由于EOS／AMSU能够透过云层探测到地表亮温，必将使卫星遥感热红外信息在地震监测预报中的应用范围及深度上得以拓展。     

人类工程活动下冻土环境变化评价模型

提出用冻土热稳定性、热融敏感性及地表景观稳定性来评价人类工程活动下冻土环境变化, 并提出冻土环境的定量评价模型. 利用青藏公路沿线28个地温监测资料, 对冻土环境评价模型进行计算. 分析冻土热融敏感性与冻融过程和季节融化深度之间的关系; 冻土热稳定性与多年冻土顶板温度、年平均地温及季节融化深度之间的关系; 地表景观稳定性与冻融灾害之间的关系及产生的可能性. 结果表明, 冻土热稳定性、热融敏感性和地表景观稳定性可用来评价和预报人类工程活动下冻土环境的变化特征.     

改进的约束变密度界面反演策略及其应用

计算密度分界面的起伏变化在区域地质构造研究和石油矿产资源勘探中具有重要意义.已有密度界面反演方法更多侧重约束变密度界面反演算法,而对约束信息的准确性、研究区横向密度变化往往考虑不足,影响了最终反演结果的可信度.本文在变密度界面正反演算法基础之上,结合实际需求,提出已知深度信息约束下的变密度界面反演策略.该策略主要包括变密度约束反演算法、已知深度约束信息校验和分区变密度模型三个方面.其中反演算法提供了带已知深度约束信息的密度界面迭代反演方法;约束信息校验用于评估约束信息精度,通过调差降低约束信息的系统误差;在反演过程中引入水平密度分区以应对不同构造背景密度界面模型,提高反演结果的可信度.最后将本策略应用于南海莫霍面深度反演计算中,结果显示借助已知约束信息,利用分区密度模型能够获得更为可信的深度反演结果,验证了该策略的正确性.     

中国大陆科学钻探主孔动态地温测量

介绍了大陆科学钻探主孔完钻后4次的钻井测温数据，地温梯度随深度的变化趋势，系统的热导率测试结果及其温压校正. 地温测量显示，浅部（100m以上）的4次测量结果有较大的区别，而100m以下测量温度趋于一致.在900～1600m井段，温度略有波动，可能存在地下水活动.到了深部，温度与深度呈现良好的线性关系. 在0～500m,500～2700m,2700～3600m及3600m以下这4个井段范围内，地温梯度随深度降低或增加的趋势交替变化，平均地温梯度248±34℃/km. 198块岩芯样品测试结果表明，热导率变化范围在1711～36 W/(m·K)，平均2716±0403 W/(m·K). 依据实测的温度-深度进行温压校正后，热导率为1989～3652 W/(m·K)，平均2808±0363 W/（m·K）. 热导率随深度的变化趋势与地温梯度的变化趋势并不能完全相互补偿，表明影响地温梯度的其他因素不容忽视. 大陆科学钻探温度测量，为今后进一步研究超高压变质带深部地热场及其地球动力学含义提供了可靠的基础数据.     

北京地区上空OH转动温度的季节性变化

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.     

北京地震台白家疃2#井不同层位水温观测数据对比分析

在地震前兆异常方面做了一些初步的分析,认为比起单口井观测单一层面上的水温更能捕捉地震引起的前兆信息。在有条件的井孔中,应该进行多点多层位的水温观测,这样能充分利用现有井孔资源更好的观测地震引起变化。     

海口ZK 26井水温动态特征

通过对海口水化台ＺＫ２６井不同层位水温数字化观测资料的分析,发现水温随深度的增加呈线性上升趋势,在第二含水层的１２０～１５０m段可能有一热水活动带,而１５０m向下至１５８m段水温快速下降,并在该段观测到大致与水位反向的水温日变形态。此外,该井不同层位的水温还显示出不同的长期变化特征,并在１５３m含水层和３３６m非含水层内皆不同程度地观测到井区３００Ｋm内ＭL≥４．０级地震的可能前兆异常。     

山东省地表温度变化与地震活动关系探讨

使用遥感数据探讨山东省地表温度变化与地震活动的关系。选取2000—2016年MODIS地表温度数据,计算山东省地表温度变异系数(CV)并绘图,与活动断裂、地震震中等图层进行空间分析。结果表明,活动断裂与震中附近地表温度的变异系数明显升高,空间标准差降低,说明地震活动较强区域地表温度变化幅度与普遍性均高于其他地区,地表温度变化与地震活动存在一定相关关系。胶东半岛地区的地表温度变化高于鲁西鲁中地区,可能预示着未来该地区地震活动性增强。     

镜质体反射率与最高温度及其附近温度变化率的关系--几种镜质体反射率计算模型的比较

对常用的Waples、Middleton及Easy%Ro模型,通过蒙特卡罗方法,得到了相应的简化模型.所有简化模型均表明镜质体反射率(Ro)主要受控于最高温度(Tmax),并且与最高温度附近的温度变化率(Hr)有关.通过对简化模型的比较发现：(1)相对于Easy%Ro模型而言,Waples、Middleton模型对Hr的变化更为敏感;(2)总的来讲,达到相同的Ro值Middleton模型需要的温度最高,Easy%Ro模型其次,Waples模型需要的温度最低.在一定条件下,根据简化模型,利用实测的lnRo-H数据可以求取地层经历的最高温度及相应的地温梯度、热流和时间.实例分析表明岩石热导率等数据的准确性直接影响Ro解释的结果,但这种影响容易分析,而Hr的不确定性则导致多解性.     

温度对甚宽频地震计性能的影响

以甚宽频地震计BBVS120为研究对象,通过温度实验测试,研究温度对甚宽频地震计性能影响。结合分析关键元件材料的温度特性,讨论温度对甚宽频地震计灵敏度、幅频特性影响的原因,科学评价观测仪器的温度效应。     

Prediction of temperature variation within a snowpack in open areas and under different canopy covers

Snow temperature is a major component of many physical processes in a snowpack. The temperature and the change in temperature across a layer have a dominant effect on physical properties of snow grains as well as its hardness, strength, and failure resistance. In this study, temperature and snow cover thickness were measured during the snow season of 2007–2008 in 11 elevation classes and in three different sampling locations, one in an open area and two under different forest canopy covers for each class along Kartalkaya road, Bolu. Each sampling site was visited 44 times to collect data including snow depth, snow surface temperature, ground temperature, and temperature within snowpack at 20‐cm intervals. Seven different models are developed to determine snowpack temperature variations under forest canopy covers and in an open area with different leaf area index values. All models were performed using a multilayer perceptron (MP) method for the Bolu–Kartalkaya area, Turkey. MP approach constitutes a standard form of neural network modeling and can modify two‐layer linear perceptron methods using three and more layers. The ability of MP is to handle complex nonlinear interactions, which ease the natural process of modeling. This method can overcome complex computations using neuron networks, and they can easily nonlinearly link input and output variables. The predictive errors are determined on the basis of mean absolute error and mean square error criteria. The Nash–Sutcliffe sufficiency score showing compliance between observed and predicted values is also calculated. According to the mean absolute error, the mean square error, and the Nash–Sutcliffe sufficiency score criteria, the predictive errors are within reasonable error intervals, justifying the use of the developed MP models for engineering applications. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

火山活动对热带高空温度变化的影响

本文利用序列回归分析、对比分析和个例分析法分析了火山活动对热带高空大气的温度效应. 主要结论为：火山活动影响最显著的高度是平流层70 hPa约22 km高空，由此高度向上或向下，火山活动的影响都逐渐减小；火山活动将引起平流层大气升温、对流层大气降温，其分界线大致位于对流层顶300 hPa附近；火山活动对于热带70 hPa高空温度距平变化的影响超过了总方差的457%；单独考察几次强火山活动（如阿贡火山、皮纳图博火山和厄尔奇冲火山等）的温度效应表明，在热带地区强火山爆发后的20个月内，对热带高空温度的影响超过了其距平变化的80%！成为该时段高空温度变化的决定性因素.     

Spring water table depth mediates within-site variation of soil temperature in groundwater-fed mires

Groundwater-dependent ecosystems represent globally rare edaphic islands of scattered distribution, often forming areas of regionally unique environmental conditions. A stable groundwater supply is a key parameter defining their ecological specificity, promoting also soil thermal buffering. Still, a limited number of studies dealt with the importance of water temperature in mire ecosystems and virtually no data exist on within-site variation in the temperature buffer effect. Three temperature dataloggers, placed in patches potentially differing in groundwater supply, were installed in each of 19 Western Carpathian spring mire sites from May 2019 to July 2020. Spring source plots statistically differed in water temperature parameters from the plots located towards the spring mire margin, which did not significantly differ from one another. At the majority of sites, the temperature values changed gradually from spring source to mire margins, fitting the pattern expected in the groundwater temperature buffering scenario. Dataloggers placed in the spring sources were the most distinctive from the others in thermal buffering parameters in conditional principal component analysis. The difference between the spring source and its margin was on average 3.25 °C for 95th percentile of the recorded water temperature data points (i.e. warm extremes) and 1.91 °C for 5th percentile (i.e. cold extremes). This suggests that if the temperature at spring source area is considered, thermal buffering within a site may mitigate mainly warm extremes. Thus, our data may provide an important baseline for predictions of possibly upcoming changes in spring mire hydrology caused by climate change. Both warming and precipitation decrease can give rise to the loss or substantial reduction of buffering effect if the contrasting parameters now recorded at the central part shift to those found towards the margins of groundwater-fed areas.     

Impact of cascade reservoirs on continuity of river water temperature: A temperature trend hypothesis in river

Water temperature is an important habitat factor in river ecosystems that exhibits the characteristics of continuous change. Dam construction disrupts the continuity of river water temperature and reset it, thus exerting sharp rise/decrease on the characteristics of water temperature change. The effect of a dam on river continuity is directly related to the dam size. To explain this relationship, two rivers in China were selected: one river without reservoirs and one river with cascade reservoirs. Through the analysis of the longitudinal change of water temperature in free-flowing rivers, we found that water temperature changes continuously and steadily in the longitudinal direction. Based on this, a temperature trend hypothesis in river was proposed, and the discontinuity of the water temperature in the reservoir section was evaluated. The results are as follows: (1) In mixed reservoirs, river water temperature remained as continuous as free-flowing rivers. However, the river water temperature had a large discontinuity in the stratified reservoir. (2) Water residence time was used as an indicator of the continuity of reservoir water temperature. (3) Selective withdrawal of stratified reservoirs in January could not remove the discontinuity caused by itself, but it worked in June.