月基软X射线成像仪——对地球磁层的全景观测

文章提出以月球科研站为平台,配置一台具有宽视场和高分辨观测能力的软X射线成像仪——月基软X射线成像仪(LSXI),以实现对地球磁层的全景成像. LSXI是一种宽视场的软X射线望远镜,可以对太阳风电荷交换过程(SWCX)产生的软X射线进行动态成像,通过软X射线图像获取地球磁层边际与结构特性.地球磁层全景观测对于理解太阳风-磁层相互作用的物理过程至关重要. LSXI将首次通过对弓激波、磁鞘区、磁层顶和极尖区等区域的同时连续观测,监测太阳风作用下的空间天气演化过程.     

曲靖非相干散射雷达观测研究进展与展望

本文介绍了我国曲靖非相干散射雷达的主要技术方案，结合实测数据分析表明该雷达具备了电离层电子密度与等离子体温度观测、空间碎片凝视探测与月球二维成像探测等能力，可用于研究电离层F层气候学特征、电子密度暴时变化与异常增强等天气事件、E-F谷区结构与变化、约3 cm以上尺寸空间碎片的分布特征与模型、月球不同区域的散射回波特性等.下一步将重点开展低电离层与北驼峰结构及演化过程、电离层暴时与扰动特性观测.     

月球重力场对月球内部结构研究的作用

月球是人类深空探测的首要目标,而月球的内部结构则是我们了解月球与地月系形成与演化的重要窗口.相比于其他物理场,月球重力场模型具有全球均匀覆盖、精度和分辨率持续提高的特点,在月球内部结构研究中扮演着重要作用.本文对月球重力场在月球内部结构研究中发挥的作用进行了论述,包括月壳、月幔以及月核,其中重点介绍了高阶次重力场模型对...     

全球地震过程及其机理

对比研究地震、月震、火星震和金星震有助于认识物质现代运动的本质和揭示地震过程的物理实质。3.1类地行星的地震活动3.1.1月震活动性月球是地球的天然卫星,月球距离地球384400km,它在空间运动过程中主要受地球和太阳影响。月球质量为7.35×1026g(地球质量等于5.977×1027g),体积为21.99×109km3,月球平均密度等于3.34g/cm3(地球密度等于5.52g/cm3)。在30亿年时界上,月球相对平静,很久前就已冷却。通过月球面热辐射不超过1026erg/a(地球上热损耗达1028erg/a),月球面上有超深断裂和弱化带的全球系统。图3.1月球内部结构图月球内部结构可分成…     

使用高分辨率的地形数据作为地震场地条件替代指标的研究

近年来,从美国航天飞机雷达地形测绘使命（SRTM）30弧秒（arcsec）的数字高程模型（DEM）中提出一种估计全球地震场地条件或者地下30m的平均剪切波速（Vs30）的新方法。在缺少基于地质和岩土的场地条件分布图的地区,使用该方法的前提是通过Vs30的测量值和地形坡度的相关性,可以把地形坡度作为一个可靠估计Vs30的替代指标。在这里,我们来检验使用高分辨率（3弧秒和9弧秒）的数字高程模型数据是否能够解析出比使用低分辨率航天飞机雷达地形测绘数据更详细的Vs30数据。在全球范围内,并不能全部获得比30弧秒更高分辨率的数字高程模型数据。然而,在存在这些数据的许多地区,这些数据被用来解译地形坡度的精尺度变化,并最终解译Vs30。我们使用美国地质调查局地球资源观测和科学（EROS）数据中心的国家高程数据集（NED）,在美国几个地区研究使用高分辨率的数字高程模型数据来估计VS30,这些地区包括加利福尼亚州的旧金山湾地区、洛杉矶、加利福尼亚州及密苏里州圣路易斯市。我们将这些结果与全球范围内都能获取的台湾台北市使用9弧秒航天飞机雷达地形测绘数据的例子作比较。使用较高分辨率的美国国家高程数据集重新得到更精细尺度的地形坡度变化,这可更好地与地质和地貌特征相关联,特别是在丘陵—盆地之间的过渡带,确保使用30弧秒的航天飞机雷达地形测绘数据是可行的。然而,统计分析表明,与低分辨率地形所得到的Vs30测量值相比,测量值很少或者没有得到改善提高。这表明一些地形平滑处理可能会提供更稳定的Vs30估计。此外我们发现,在精度高于30弧秒的航天飞机雷达地形测绘数据有遮盖的地区高程变化范围过大,不能解译出可靠的坡度,特别是在较低坡度的沉积盆地．     

地球自转变化与全球地震活动关系的研究

应用天文观测的日长变化序列和全球地震资料，研究了全球地震活动与地球自转十年尺度起伏，以及季节性变化间的关系．结果表明，全球地震活动与地球自转变化在时间尺度上，存在着一定的全局性联系，而在空间尺度上存在着一定的地区性差异．尤其是位于北大陆中纬度地区的欧亚地震带(不含东南亚地区)和下加利福尼亚－阿拉斯加东部地震带的地震，与地球自转变化具有较好的相关性．根据上述联系，天文观测的地球自转资料可以为监测全球地震活动提供一种参考依据．      

川西地区地壳三维速度结构环境噪声高分辨率地震成像研究

川西高原地处青藏高原东部边缘。川西地区高分辨率的地壳上地幔三维速度结构探测研究对于青藏高原动力学和大陆内部块体边界动力学来说无疑具有至关重要的意义。近年来,川西地区已成为青藏高原动力学和大陆内部块体边界动力学研究的热点。与之相应的地球物理探测工作也十分活跃。但是,由于台站覆盖区域及空间分辨率的限制,     

基于球冠域的月球重力地形校正方法

利用卫星重力测量资料研究地球、月球与火星等星体的内部构造时,需要进行重力地形校正,计算全球布格重力异常,而在球坐标中实现地形校正计算是一种有效的途径.本文提出球坐标系中的球冠域地形校正计算方法,给出了该方法涉及的球坐标系之间坐标转换方法和球冠域内地形模型重构方法,并进行理论验证．作者利用嫦娥一号激光测高数据对月球重力进行地形校正,获得了月球全球布格重力异常,并与球坐标系中Tesseroid 单元体地形校正方法对比,分析了球冠域地形校正方法的计算精度、空间分辨率及其优缺点．     

基于EOS/MODIS数据的青海湖遥感监测

在二十世纪八十年代,NASA 开始设计地球观测系统(EOS),MODIS 数据是地球观测系统中很具特色的数据,在 TERRA 和 AQUA 卫星上均搭载有 MODIS 传感器．利用 MODIS 的较高的空间分辨率和光谱分辨率进行地球资源的监测 及预测、预报未来变化的研究是近几年热点的研究问题．本文介绍利用 EOS/MODIS 遥感数据进行湖泊水域计算机自动 识别及面积计算、湖水面温度反演、湖冰信息自动提取、湖泊封冻和解冻监测原理和方法,并以青海湖为例介绍了实际应 用情况．     

月球的全球构造格架初探

长期以来,最初依据月表反照率建立的月陆、月海二分法一直主导着人们对于月球构造格架的基本认识,然而自20世纪末以来的各种月球探测数据均表明,南极艾肯盆地作为月球上最大的撞击盆地不仅占据了月表很大的面积,而且有不同于月陆和月海的性质及演化过程.本文通过综合研究月球典型的地球物理、地球化学以及地形特征,初步确定了月球的全球构造格架是一个既有横向表面延伸又有纵向深部延伸的三元结构,包含三个月球大地构造单元,分别是主要覆盖正面风暴洋及周围月海盆地区域的月海构造域、主要覆盖背面高地的月陆构造域以及位于南极艾肯盆地的南极艾肯盆地构造域.     

日本朔望时刻记载及其对地球自转变化研究的可能贡献

历史上采用地方时间（如地方视太阳时、平太阳时等）观测和记录的某些天象的时刻,可用于地球自转速率变化的研究．日本在１７—１９世纪间有许多月球朔和望时刻的观测记录．本文简要介绍了其记载情况,探讨了将这些年代较晚的观测资料用于地球自转速率变化研究的可能性．试算结果表明他们对研究此期间地球自转速率的变化可起到积极作用．有必要对他们作更深入的研究．     

编者按

浩瀚的太空,无穷尽的空间,人类生活在其中的地球上．自古以来,人类对太空始终存着深深的思考与向往．地球有一颗长久相伴的天然卫星——月球．月球是人类有文明以来,特别是近代,期望能够征服的天体．自20世纪50年代人类进入太空、开辟太空时代以来,已经多次用人造飞行器对月进行探测．特别是20世纪60年代以后十多年间,以美国、前苏联为代表的国家花巨大资金进行了月球探测．1969年,美国月球人阿姆斯特朗第一次踏上月球,开辟了人类就地探月的先河．经过十几年的宁静期后,20世纪90年代,以美国提出“重返月球”计划为起点,各个国家起动了新一轮探月热潮．在这股热潮中,     

月震的研究

本文综述了近十多年来,美国利用阿波罗登月宇宙飞船对月球的探测,以及在月球上设置月震仪台网的观测工作与所搜集的长达8年的上万张月震记录资料的分析研究成果。文章指出,由于月球附近没有大气层的干扰,因而月震仪的灵敏度可达一般地震仪的十倍到百倍,但也由此记录了陨石等“撞击”月球的“不是月震的月震”,多年来近二千次。文章接着依次介绍了各类月震的活动规律性和成因,包括深月震,多年来已确认为三千多次,这与地球的位置及其引力对月球内造成的潮汐有关;浅月震,是自发的,发生在月表较脆弱处;热震,似乎与月表岩石热胀冷缩的现象有关。文章还分析了月球内部结构及其与地球和地震现象的对比,说明这正是研究月震的主要目的。     

中国东北半干旱区能量水分循环的同化模拟

使用地球观测系统的中分辨率成像光谱仪（EOS．MODIS）提供的归一化植被指数（NDVI）产品估算植被覆盖度和航天飞机雷达地形测绘任务（SRTM）制成的数字高程模型（DEM）数据遥感产品替换WRF模式默认的植被覆盖度和地形高度,并且利用WRF模式及其先进的三维变分同化系统（WRF．3DVar）循环同化东北半干旱区自动气象站近地面气象要素,对东北半干旱区的温度场、湿度场、风场和能量场的结构及其日变化特征进行了较为细致的模拟研究．通过4组数值模拟试验分别探讨了同化气象要素与改变模式地表参数引起的不同下垫面潜热、感热的分配关系和降水、土壤湿度变化弓f起的地表能量通量模拟效果,并利用通榆站、奈曼站、锦州站、和密云站2009年6-8月的通量观测资料与模拟结果对比检验．结果表明,WRF模式能够较好地模拟出东北半干旱区夏季的近地面温度、风向、净辐射、感热和潜热等要素的变化特征及日变化规律．同化试验（Case2）模拟的近地面气温、相对湿度、风速相比控制性试验（Case1）有所改善;陆面参数试验（Case3）和集合试验（Case4）改善了感热和地表热通量的模拟．WRF模式能较好地模拟出下垫面土壤湿度随时间变化的规律,集合试验（Case4）土壤湿度模拟结果与4个通量站观测值相比无太大差别,但降水的模拟有待改善．本研究利用卫星遥感资料改善模式下垫面陆面参数,利用气象资料同化改善近地面大气要素模拟精度,这是将各种不同空间和时间尺度的多源数据与数值模拟融合的有益尝试．此研究生成的东北地区资料同化数据集可用于气候变化、干旱监测等方面,对深入了解半干旱区气候的形成和维持机理具有重要的意义．     

青藏高原及邻区的Rayleigh面波的方位各向异性

用Rayleigh波层析成像研究青藏高原地壳上地幔方位各向异性．收集了包括近年来在云南和川西藏东地区布设的流动台网在内的青藏高原及周边地区宽频带地震台站的记录,使得大部分地区有理想的射线覆盖,因此反演结果获得较高的分辨．模型分辨率的测试表明,大于400km范围内的各向异性特征以及大于2％的各向异性强度是可靠的．青藏高原内部的方位各向异性具有与大地构造相似的分区特征．高原东部大部分地区地壳各向异性强度大于2％,且表现为环绕喜马拉雅东构造结的顺时针旋转．在垂直方向上,高原内部的上地壳、下地壳和岩石圈地幔的各向异性方向基本一致,也与GPS所观测到的速度场和SKS快波方向基本一致,揭示高原下方的岩石圈变形是垂直连贯变形．在高原外部的云南地区,地壳和上地幔岩石圈方位各向异性的强度均小于2％,因此SKS波从核幔边界至台站间产生的分裂应主要归因于软流圈．     

青藏高原表层土壤湿度遥感反演及其空间分布和多年变化趋势分析

青藏高原地区高精度的长时间序列的土壤水分数据对亚洲季风和全球大气循环研究有着极大的影响,但目前青藏高原地区地面站点稀少,已严重影响青藏高原气候变化研究．本文基于双通道土壤水分反演算法和AMSR-E卫星数据反演青藏高原地区2003—2010年表层土壤水分,并分析青藏高原地区土壤水分空间分布的季节性变化及多年变化趋势的空间分布．与地面站点土壤水分比较,新算法反演的土壤水分产品精度在地面站点区域,优于AMSR-E官方产品．通过对青藏高原年平均土壤水分空间分布和月平均土壤水分空间分布的季节性变化进行分析,结果表明二者与青藏高原降雨分布和水汽输送路径一致．基于此产品对青藏地区的多年土壤水分变化趋势空间分布进行了分析,通过与同一时期青藏高原气象站点的降水量数据的变化趋势比较,发现土壤水分变化趋势和降水量的变化趋势在空间分布上比较吻合．     

复杂构造三维地震观测系统设计的共聚焦分辨率分析

三维地震观测系统共聚焦分辨率特性分析突破传统以点论证为基础的观测系统分辨率分析方法,面向地质目标定量预测三维观测系统地震成像的空间分辨率和振幅精度.基于Fourier有限差分（FFD）大步长波场延拓和Born-Kirchhoff小步长波场插值递推方法,本文介绍了一种复杂介质条件下三维地震观测系统共聚焦分辨率特性快速分析方法.对给定的速度模型,该方法能够分析拟采用的三维地震观测系统设计方案对复杂构造的成像分辨率与AVP属性,从而为进一步的偏移成像与储层分析提供保证.最后本文以SEG/EAGE三维盐丘模型为例设计满覆盖为16次的三维地震观测系统,并实施三维共聚焦分辨率特性分析.     

干旱、地震与月球赤纬角变化

计算了月球赤纬角最大和最小时地球的潮汐形变值．结果表明,当赤纬角最大时月球引潮力所引起的地球表面积和地壳容积变化量是赤纬角最小时所引起的相应变化量的２．３倍．因此,当月球赤纬角最大时地球大量放气,而月球赤纬角最小时气候干旱,中国大陆出现旱灾．用地球自转速度变化周期和地震周期对上述结论进行了论证．     

基于中国中东部多站流星雷达的二维风场观测研究

全天空流星雷达广泛应用于中间层-低热层大气水平风场的观测,为研究该区域大气风场的变化特征提供了重要数据支持.目前流星雷达主要采用单站观测模式,没有水平分辨率,并且只能探测流星区域的大气平均水平风场.为了得到更加丰富且精准的中间层-低热层大气风场信息,本研究介绍了建设在中国安徽地区的多站流星雷达系统,该系统包括安装在蒙城（33.36°N, 116.49°E）的一台单站流星雷达和长丰（31.98°N, 117.22°E）的一台远程接收机,两地直线距离约为167km.相比于单站流星雷达,多站流星雷达系统探测到的前向散射流星数目增加了约70%,并且一般可以提供400 km×400km以上的水平观测区域.除此之外,多站流星雷达系统还可以提供更加丰富的流星观测角度.新多站系统可以实现中间层-低热层大气二维水平风场的观测,在获取平均水平风场以及风场水平梯度的同时,还可以估计水平风场的散度、相对涡度和拉伸、剪切形变信息.多站流星雷达能够提供更多的水平风场参数,对进一步研究中间层-低热层区域的大气动力学过程具有重要意义.不仅如此,未来即将建成的多站流星雷达观测网将会实现中国中东部地区上空的中间层-低热层...     

IMO兰州台及中国地磁台站数字化建设

引言地磁资料能反映从空间到地球深部的介质变化 ,已经被广泛应用于空间物理和地球内部构造运动的研究 ,从而进行空间探索和地震等灾害预报。近年来 ,随着科学技术的发展 ,地磁资料的应用领域不断扩展 ,应用质量明显提高 ,地磁资料已被用于军事 ,航天航海 ,精确探矿 ,环境保护 ,生物研究 ,大型输电设施保护等。地磁资料获取的重要来源之一是长期定点观测的地磁台站。发达国家已在自己国内建立了完整的地磁观测网。由于地磁场变化的全球性 ,他们已开始建设覆盖全球的地磁观测台网 ,特别是在占地球表面 70 %的海域。所有台站装备了高精度、高…