利用最大熵原理估算山西地震带中强震的重现期和未来100年内中强震的发震概率

本文利用最大熵原理估算了山西地震带中强震的重现期和未来100年内中强震的发震概率。经计算,五级地震的重现期是16.2年,发震概率是0.998;六级地震的重现期是64.9年,发震概率是0.777;七级地震的重现期是260.4年,发震概率是0.330;大于等于八级地震的重现期是1570.3年,发震概率是0.062。     

利用最大熵原理估算华北地区中强震的重现期和未来100年内发震概率

借用彭美煊“利用最大熵原理估算山西地震带中强震的重现期和未来100年内中强震的发震概率”文中的最大熵原理方法估算了华北地区(北纬30°00′～42°00′,东经105°00′—124°00′)中强震的重现期和未来100年内的中强震的发震概率。经计算,五级地震的重现期为7.35年,发震概率是0.99;六级地震的重现期为38.35年,发震概率是0.92;七级地震的重现期为171.89年,发震概率是0.44。计算结果与历史地震比较相接近,计算结果较满意。     

汾渭地震带地震活动性的初步分析

本文依据震中迁移、累积频度变化曲线、震级频度关系等的计算方法,对汾渭地震带的地震活动性进行了初步的分析,认为:汾渭地震带Ms≥5.5级的地震活动存在着明显的由北向南自东向西的迁移特点。目前,汾渭地震带正处于第三活跃期的后期,总的地震活动趋势是加强的。今后5～20年内,Ms>5.5级的地震,由北区迁至南区的概率为:0.22～0.64。则中区可能发生Ms=5级左右的地震或震群,南区则有发生Ms≥5.5级地震的可能性。     

2005年前中国大陆地震震级概率预测

采用以地震震级-频度关系和贝努利随机独立试验模型为基础建立的地震震级概率预测方法，对2005年前中国大陆各地震带的地震危险性进行了预测．结果表明，2005年前，中国大陆东部各地震带发生5级地震的概率一般在0.7以上，大部分在0.8以上；各地震带发生6级地震的概率一般在0.5～0.7之间；7级地震发生的概率也以山西地震带最高，可达0.0858．2005 年前中国大陆西部各地震带普遍具有发生6级地震的可能性(一般达0.9以上)；发生7级地震的可能性在青藏高原周缘各地震带和南天山地震带相对较高(0.7以上)．本文最后对预测结果的可信度、预测概率大小与未来地震的年发生率之间的关系进行了讨论．      

利用统计分析方法计算临汾盆地强震的平均重现期

利用最大熵原理、极值理论和莫尔纳方法用公元元年至１９９４年５．０级以上地震序列，计算了山西地震带强震的年平均发生率和平均重现期，根据地震活动性的多项指标计算了山西地震带７级以上潜在震源区的空间分布函数，以空间分布函数为权系数将山西地震带强震的年平均发生率向各潜在震源区分配，从而得到临汾盆地强震的年平均发生率和平均重现期，经计算得出临汾地区７级地震的平均重现期为７００年左右，８级地震的平均重现期为２     

汾渭地震带强震时间的非均匀分布及危险性估计

综合历史地震、地质信息,汾渭地震带存在平均重现周期2000年左右的M≥7级的强震系列.该强震系的强震在时间上是非平稳分布,具有丛集发震的特征.其累计频度N与时间t有近似的指数函数关系:(N=Ae~(Bt)(其中A=0.863,b=0.0018).将强震系的N—t关系和震级—频度关系相结合预测,从1980年起,未来85年(置信度98%)或未来183年(置信度95%)不会发生M≥7级强震.由非齐次泊松概率模型,未来50—100年汾渭地震带发生M≥7级强震的概率为3-6%.这较均匀油松模型的概率低得多.     

宁夏及邻区5级以上地震前中等地震活动增强特征研究

通过对1965年以来宁夏及邻区ML≥5.0以上地震前中等地震资料的分析，发现大多存在中等地震活动增强特征，在A级中等地震活动增强异常结束后7个月内发生5级地震的概率为0.71；B区在3年内发震概率为0.60。发震地点位于异常分布范围的外围连线附近的概率为0.79。其预测效能R值评分为0.75，因此中等地震活动增强可以作为本区5级以上地震的一种中期预测方法。     

山西地区M≥7强震前的地震活动基本图像

利用“八五”研究课题的成果，分析了山西Ｍ≥７强震前后地震活动图像，指出一次Ｍ≥７强震前将经历了如下过程：４～５级中等地震活动迅速增多，出现辅助性地震条带和背景性地震空区，地震序列密集活动伴随应变释和加速，发生广义前震一平静－发震，认为这一演化过程是山西地区Ｍ≥７强震前的地震活动基本图像。     

概率增益方法及其应用

应用金学申、王晓青等推广的以时空概率增益模型为基础的综合预测模型,选取东南沿海地震带区域,分别计算了地震活动的时间和空间上的地震概率增益,并对其中的概率增益等参数进行分析,结果表明本区域的未来控震构造是北东向活动断裂带,未来3年本区域发生5级以上的地震概率较小。     

华东地区未来中强震的概率预测

利用概率统计方法 ,对华东地区 1 999～ 2 0 0 5年发生不同震级的地震概率进行预测 ,结果表明 ,该地区仍处于地震活跃时段 ,发生 5级地震的概率不断增加 ,到 2 0 0 0年发生 5级以上地震的平均概率为 0 .5左右 ,但近 1～ 2年内发生 6级以上地震的可能性不大 ,发震概率仅为0 .1 5。     

计算岩石波速空间平均的极限近似模型

本文在传统的岩石波速空间平均模型（Voight模型，Ruess模型，Hill模型和几何平均模型）的基础上，提出了一种极限近似模型.在这种模型中，它是利用作者提出的一个基于Hill模型（即代数平均模型）和几何平均模型的递推关系式，并利用这个关系式计算求出模型的极限近似值，该值介于Hill模型和几何平均模型之间，是具有典型代表意义的一个值.     

陕西地区地壳速度模型研究

本文以陕西地震台网2009年1月—2014年4月地震观测报告数据为基础,并在前人对该区域地壳速度模型研究成果的基础上,依据地震、爆破及塌陷的震相速度拟合曲线与折合走时曲线等结果,确定初始模型及扰动范围。再采用Hyposat定位程序对地震资料进行“试错”,最终确定了可供台网日常使用的地壳速度模型及各层的波速比结果,最后对模型进行了对比检验。结果表明:2015模型比1985模型的定位走时残差小,震中位置偏差减小,确定的实测爆破地震位置参数更准确。2015模型较1985模型更符合陕西地区的地质构造特征。     

地震学模式的建构与重新建构

地震学模式经过历史建构后，并没有终结我们对种类繁多、特性各异的地震的认识。本文从“建构”与“重新建构”的辩证关系入手，以地震学模式的“静态特性”和动态特性”为讨论基础，结合地震学长久的经验和理论发展，从四个方面探讨了地震学模式的重新建构：从“个体模式”到“群体模式”、“统一模式──多元模式──新的统一模式”、从“经验模式”到“理论模式”、同一问题的多元模式解以及模式重建的两种主要方式。文章同时还归纳总结了“建构”与“重新建构”中存在的主要问题并提出富有建设性的设想。     

A distributed monthly hydrological model for integrating spatial variations of basin topography and rainfall

Hydrological models at a monthly time‐scale are important tools for hydrological analysis, such as in impact assessment of climate change and regional water resources planning. Traditionally, monthly models adopt a conceptual, lumped‐parameter approach and cannot account for spatial variations of basin characteristics and climatic inputs. A large requirement for data often severely limits the utility of physically based, distributed‐parameter models. Based on the variable‐source‐area concept, we considered basin topography and rainfall to be two major factors whose spatial variations play a dominant role in runoff generation and developed a monthly model that is able to account for their influences in the spatial and temporal dynamics of water balance. As a hybrid of the Xinanjiang model and TOPMODEL, the new model is constructed by innovatively making use of the highly acclaimed simulation techniques in the two existing models. A major contribution of this model development study is to adopt the technique of implicit representation of soil moisture characteristics in the Xinanjiang model and use the TOPMODEL concept to integrate terrain variations into runoff simulation. Specifically, the TOPMODEL topographic index ln(a/tanβ) is converted into an index of relative difficulty in runoff generation (IRDG) and then the cumulative frequency distribution of IRDG is used to substitute the parabolic curve, which represents the spatial variation of soil storage capacity in the Xinanjiang model. Digital elevation model data play a key role in the modelling procedures on a geographical information system platform, including basin segmentation, estimation of rainfall for each sub‐basin and computation of terrain characteristics. Other monthly data for model calibration and validation are rainfall, pan evaporation and runoff. The new model has only three parameters to be estimated, i.e. watershed‐average field capacity WM, pan coefficient η and runoff generation coefficient α. Sensitivity analysis demonstrates that runoff is least sensitive to WM and, therefore, it can be determined by a prior estimation based on the climate and soil properties of the study basin. The other two parameters can be determined using optimization methods. Model testing was carried out in a number of nested sub‐basins of two watersheds (Yuanjiang River and Dongjiang River) in the humid region in central and southern China. Simulation results show that the model is capable of describing spatial and temporal variations of water balance components, including soil moisture content, evapotranspiration and runoff, over the watershed. With a minimal requirement for input data and parameterization, this terrain‐based distributed model is a valuable contribution to the ever‐advancing technology of hydrological modelling. Copyright © 2006 John Wiley & Sons, Ltd.     

湖泊富营养化响应与流域优化调控决策的模型研究进展

湖泊富营养化是全球水环境领域面临的长期挑战,富营养化响应与流域优化决策模型是制定经济和高效调控方案的关键.然而已有的模型研究综述主要集中于模型开发、案例应用、敏感性分析、不确定性分析等单一方面,而缺少针对非线性响应、生态系统长期演变等最新湖泊治理挑战的研究总结.本文对数据驱动的统计模型、因果驱动的机理模型和决策导向的优化模型进行了综述.其中,统计模型包含经典统计、贝叶斯统计和机器学习模型,常用于建立响应关系、时间序列特征分析以及预报预警;机理模型包含流域的水文与污染物输移模拟以及湖泊的水文、水动力、水质、水生态等过程的模拟,用于不同时空尺度的变化过程模拟,其中复杂机理模型的敏感性分析、参数校验、模型不确定性等需要较高的计算成本;优化模型结合机理模型形成“模拟优化”体系,在不确定性条件下衍生出随机、区间优化等多种方法,通过并行计算、简化与替代模型可一定程度上解决计算时间成本的瓶颈.本文识别了湖泊治理面临的挑战,包括:①如何定量表征外源输入的非线性叠加和湖泊氮、磷、藻变化的非均匀性?②如何提高优化调控决策和水质目标的关联与精准性?③如何揭示湖泊生态系统的长期变化轨迹与驱动因素?最后,本文针对这些挑战提出研究展望,主要包括:①基于多源数据融合与机器学习算法以提升湖泊的短期水质预测精度;②以生物量为基础的机理模型与行为驱动的个体模型的升尺度或降尺度耦合以表达多种尺度的物质交互过程;③机器学习算法与机理模型的直接耦合或数据同化以降低模拟误差;④时空尺度各异的多介质模拟模型融合以实现精准和动态的优化调控.     

Model structure exploration for index flood regionalization

Although the nonlinear power form model structure is widely accepted by practitioners in the flood regionalization modelling, there is a lack of studies on whether there is a room for further improvement, and if the answer is yes, what should be done to explore alternative model structures. A framework is proposed in this study towards investigating this issue by the following steps: (i) a universal data‐driven model is utilized to see if there is a room for improvement compared with the conventional model, and (ii) if improvement is achieved, this means that there should exist more effective model structures than the current form. However, because the universal data‐driven models are usually opaque, more explicit model structures should be explored, which are convenient for practical usage. In this study, the proposed framework is applied in a case study using the catchment characteristics from the Flood Estimation Handbook in conjunction with the gamma test, support vector machine (SVM) and genetic programming (GP). First, the gamma test is used for the purpose of input variables selection where no model structure needs to be defined as a priori, and therefore, the result can be applied to any model structures for model building. Second, an SVM, which is a powerful data‐driven nonlinear model capable of modelling a variety of nonlinear systems, is applied to the index flood model for the first time. Once the best model is determined using those two data‐driven tools, GP is employed to find an alternative model structure. As the SVM is not formulated for producing explicit model functional form, the GP offers an advantage at this point where it can infer an explicit mathematical model functional form. Copyright © 2012 John Wiley & Sons, Ltd.     

磁层磁场模式的研究进展

磁场模式是表述空间磁场的一种有效工具,对于研究磁层大尺度电流系的发展变化和辐射带粒子具有重要意义.本文介绍了三种主要的磁层磁场模式,即经验模式、抛物面模式和事件导向模式,结合模式的原理和特点,对模式的改进情况和性能检验进行了详细论述,并对三种模式进行了对比分析.三种模式都能对暴时磁场进行动态模拟.最近的Tsyganenko模式考虑了太阳风的历史作用,每个磁场源都有自己的松弛时间尺度及驱动函数;抛物面模式A01中增加了场向电流及窄尾流效应;事件导向模式G03增加了非对称环电流和局地窄尾流片效应.     

地震活动数学建模的物理含义及等价动力学过程

在对时序数学模型进行较为系统地研究的基础上，本文探索将离散数学模型转换为连续动力微分方程，实现由实测数据反演动力微分方程。本文介绍了模型转换的原理、具体计算方法，探讨了方程的物理含义及所反映的动力学过程，并给出了计算实例。     

Towards using pedotransfer functions for estimating infiltration parameters

ABSTRACT

Water infiltration into soils is an important component of hydrological processes. Direct measurement of infiltration is time consuming, expensive and often involves large spatial and temporal variability. The objective of this study was to develop and verify parametric pedotransfer functions (PTFs) to predict infiltration parameters. Consequently, 119 double-ring infiltration data were collected. The parameters of Philip, Kostiakov, Kostiakov-Lewis and Horton models were obtained, using the sum of squares error optimization method. Some parametric PTFs were then derived to predict the parameters of the infiltration models, using stepwise regression analysis. The results indicated a reasonable estimation of infiltration parameters by the derived PTFs. These results were more accurate when the land use of the studied area was considered. Overall results of this study suggest infiltration-based PTFs could be established as a reasonable indirect method for estimating infiltration parameters.

Editor M.C. Acreman; Associate editor N. Verhoest     

一种新的全球对流层天顶延迟模型GZTD

对流层延迟是GNSS导航定位主要误差源之一,主要受气象参数(如总气压、温度和水汽压等)的影响,具有变化随机性强的特点.本文利用 GGOS Atmosphere提供的2002-2009年全球天顶对流层延迟格网时间序列研究了全球对流层天顶延迟的时空变化特征.并以此为基础对全球天顶对流层延迟(Zenith Troposphere Delay, ZTD)进行建模,提出了一种基于球谐函数的全球非气象参数对流层天顶延迟改正模型--GZTD模型.实验对比结果表明考虑ZTD经纬向变化的GZTD模型内符合精度全球统计结果(bias:0.2 cm,RMS:3.7 cm)优于只考虑ZTD纬向变化的UNB3m (bias:3.4 cm,RMS:6.0 cm)、UNB4 (bias:4.7 cm,RMS:7.4 cm)、UNB3 (bias:4.0 cm,RMS:7.0 cm)和EGNOS (bias:4.5 cm,RMS:6.9 cm)等模型.使用全球385个IGS站进行外符合检验,统计结果表明GZTD模型(bias:-0.02 cm,RMS:4.24 cm)同样优于其它模型.GZTD模型具有改正效果良好、使用简单、所需参数少等优点.