核试验监测的地震学研究综述

侦察探测核爆事件,评估核爆信息等核试验监测工作,对评估核爆威力、研究核爆炸现象以及各种破坏因素的变化规律有着重要意义.地震学提供了核试验监测中关键的研究手段.核试验地震学监测研究主要包括核试验识别、定位、埋深、震级和当量的估计等内容.根据近半个世纪以来核试验方式的变化和技术的发展,介绍和总结了核试验监测中相关研究进展状况,主要包括事件定位、判别、震级测定、当量和埋深估计等地震学观测、理论和方法.     

核爆、化爆、地震识别研究综述

地震学方法是监测地下核试验最为重要的方法.为准确鉴别地下核试验,不仅包括识别核爆炸与天然地震,还包括对化学爆炸震源类型的识别.论文从核爆炸与天然地震的识别、化学爆炸与地震的识别、核爆炸与化学爆炸的识别三个方面对国内外的研究状况分别进行了综述,较为详尽地阐述了从统计分析和信号处理的角度进行研究的进展状况,并对目前的研究进展进行了分析总结,最后对未来的核爆监测识别研究的发展趋势进行了展望,提出了一些建议.     

近地空间环境的GNSS无线电掩星探测技术

从GPS/MET计划开始,基于GNSS的无线电掩星技术已成为一种强大的近地空间环境探测手段.截至到目前,已经有20多颗发射的低轨道卫星带GPS掩星接收机,其中COSMIC是首个专门用于掩星探测的卫星星座.这些掩星数据被广泛应用于气象预报、气候与全球变化研究、及空间天气监测和电离层研究.由于COSMIC的成功,相关合作单位目前正积极推动COSMIC-2计划,该计划将总共有12颗卫星,于2016年与2019年各发射6颗.COSMIC-2将携带一个高级的GNSS掩星接收机,它将接受GPS与GLONASS信号,并具备接受其他可获得信号源的能力(如中国北斗定位信号),其每日观测的掩星数量将是COSMIC的4~6倍.同时COSMIC-2还将携带两个空间天气载荷,加强空间天气的监测能力.本文以COSMIC与COSMIC-2计划为主线,对掩星的发展历史、技术要点进行了简单介绍,并简要综述了COSMIC取得的部分科学成果,同时对未来包括技术发展和众多的掩星观测进行了展望.     

资讯

<正>我国建成天然气水合物勘探技术体系6月15日,中国地质调查局广州海洋地质调查局承担的863计划海洋技术领域"天然气水合物勘探技术开发"主题项目通过科学技术部组织的项目技术验收。专家组认为,项目针对天然气水合物资源开展了地质、地球物理、地球化学探测技术与装备关键技术研究,取得了一批具有自主知识产权的技术成果,形成了天然气水合物资源勘探技术体系。项目突破形成了海域天然气水合物冷泉声学探测技术、     

朝鲜核试验相关地震学研究进展及其文献计量学分析

朝鲜自2006年10月9日第一次开展地下核试验以来,分别于2009年5月25日、2013年2月12日、2016年1月6日、2016年9月9日和2017年9月3日相继进行了5次规模较大的核试验.由于核爆炸和天然地震的震源机制不同,可以通过核爆炸产生的地震波来进行核试验的监测,核试验相关地震学研究一直是国内外专家关注的焦点.本文分别从事件定位、性质识别、当量和埋藏深度等几个方面总结了近些年来朝鲜核试验相关地震学的研究进展,并基于文献计量学方法对朝鲜核试验相关地震学研究现状进行分析,综合结果表明,近些年基于朝鲜核试验的相关地震学研究的主要研究方向为核试验定位、当量估算以及震源深度等.     

城市地下管线探测研究进展与发展趋势

地下管线是城市基础设施的重要组成部分,是保障城市运行和发展的"生命线".但由于建设规模不够、资料保存缺失、日常管理不足等原因,对于地下管线的精准探测变得愈加困难.为此,本文对国内外关于地下管线探测的文献进行了系统调研,详细梳理了常见地下管线的分类、材质、规格以及敷设方式,分析了不同管线的地球物理特征,并重点介绍了当前应用于管线探测的主流地球物理方法(如电磁感应法、探地雷达法等)和非地球物理方法(如惯性陀螺仪定位法、声学探测法等)的应用原理、发展概况、探测优势与应用局限.总结得知,无论是单一探测法,还是综合探测法,都取得了不错的应用效果.其中,利用电磁感应法探测金属管线优势明显、效果显著,包括追踪小口径电力、通讯电缆都能保证较高的精度.而探地雷达则是当前探测非金属管线的首选工具.两种方法互为补充,是地下管线探测应用最普遍的技术,但其抗干扰能力和仪器的探测精度仍有待进一步提高.同时惯性陀螺仪定位法、声学探测法等非地球物理方法也在近些年逐渐得到应用和推广,对主流的地球物理方法做了很好的补充.随着科技不断发展,地下管线探测技术与3S、信息网络、数字测绘等技术联合应用,建立健全集成统一的地下管线信息系统将是未来发展的必然趋势.     

利用经验格林函数识别地下核爆炸与天然地震

利用目标区域内的小当量地下核爆炸事件作为经验格林函数(EGF), 来估计发生在该目标区域内的可疑地震事件的相对震源时间函数(RSTF). 天然地震和地下核爆炸的震源物理过程的本质区别会通过震源时间函数, 表现出不同的特征. 研究结果表明, 地下核爆炸的远场RSTF表现为简单的、与方位角无关的单脉冲或双脉冲形式, 宽度约为1.0 s; 而基于地下核爆炸事件作为经验格林函数反演得到的天然地震的RSTF通常表现出很复杂的形式; 不仅表现为周期不固定的多脉冲形式, 而且随方位角、震中距的变化而变化. 对目标区域范围内发生的可疑地震事件, 利用已有的经验格林函数来反演其RSTF, 并通过对RSTF的分析来研究是否为地下核爆炸, 对地下核爆炸检测及识别研究不失为一种有效的参考手段.     

90年代以来核爆炸地震学研究进展

本文从核爆炸事件的识别判据、核爆炸当量测定和爆炸源性质的研究、现代化地震台阵台网及自动检测技术的发展，以及利用核爆炸观测资料开展的基础地震学研究等几个方面介绍了９０年代以来核爆炸地震学的研究进展，并对这方面的发展趋势进行了讨论。     

浅谈多角度偏振遥感技术及其在探测月球资源中的应用

在反射、散射和透射电磁辐射的过程中,地表或大气中的目标地物将产生与它们自身性质相关的偏振特性.多角度偏振探测技术就是利用物质的这种偏振特性,对目标地物进行全方位、多角度的观测,是当前遥感识别目标地物的一种新手段,目前在我国还处于基础性试验研究阶段.本文从多角度偏振技术的物理机理出发,阐述了该种技术在当前“月球探测热”中的应用设想,表明在当前“重返月球”计划中多角度偏振探测技术应用的可行性.最后讨论了今后多角度偏振技术的应用与发展.     

磁共振测深技术的发展历程与新进展

磁共振测深(Magnetic Resonance Sounding,MRS)技术作为目前唯一能够实现地下水直接定量探测的地球物理高新技术已有近30年的历史,最近10年,MRS技术在仪器、正反演理论、信号影响因素、实际应用等方面都取得了一系列进展.死区时间不到10ms的商用型多道磁共振测深仪的推广使用,大幅改善了MRS方法的找水效果和仪器的抗干扰能力;正反演研究的重心已由简单的一维层状假设理论转入更符合实际情况的复杂地质条件下的高分辨率2/3D磁共振成像研究;信号影响因素与机制的研究也更加深入、全面;特别是实际应用方面,正在由单纯的地下水探测向水文地质调查、地下水管理与污染监测、灾害水源的超前探测等多个领域拓展.随着磁共振测深技术的进一步发展与完善,它定将在更多领域更好地造福于人类.     

精密控制机械震源在地下介质变化监测中的应用研究现状

阐述了精密控制机械震源(ACROSS)的工作原理、发展历程、工作模式及信号检测等,介绍了国际上利用ACROSS开展观测实验的研究现状,并针对地震危险区域,提出可利用ACROSS进行地下精细结构探测及其动态变化监测研究,增强孕震环境和发震机理的认识水平,为地震物理预报研究提供了一种潜在的技术途径。     

资源与环境地球物理的前沿问题综述

2016年6月在北京召开了第七届环境与工程地球物理国际会议.会议的主题是地球物理与资源环境,会议论文涉及工程、环境、生态、水资源和灾害等领域的地球物理方法、技术和仪器等方面的最新成果与新进展,以及地球物理方法技术在重大工程中的新近应用成果,反映出国内外环境与工程探测领域的发展动态.结合本次会议,提出该学科主要前沿问题是:地球物理高端装备研发、地球物理大深度探测问题、矿区环境下的强噪声去除问题以及地下目标体的精细探测问题等.     

伪随机编码源激发下的时域电磁信号合成

将伪随机编码技术引入到人工源电磁法后,可以通过加大发射功率以及应用后续的相关处理技术来达到压制噪声、加大探测深度及提高分辨率的目的,因此引起了越来越多学者的关注及研究,但大多数研究集中在资料处理的相关技术上,对模拟电磁信号关注较少.然而,资料处理工作大多是从电磁信号出发的,模拟伪随机编码源激发下的电磁信号不但可以为资料处理环节提供理论数据,而且可以为检测资料处理的效果提供中间结果,因此,模拟电磁信号工作必不可少.本文根据获得接收信号的物理过程来实现伪随机编码源激发下的电磁信号合成.首先用解析公式获得特定地电结构的大地频率域响应,然后通过余弦变换得到时间域阶跃响应,接下来用阶跃响应的时间导数得到大地脉冲响应,通过将大地脉冲响应与伪随机编码源的褶积得到理想接收信号,最后,用低通滤波器来模拟发射设备和接收设备的频带限制,将之和噪声一起加到理想接收信号上,最终模拟出仿真的合成信号.通过和野外实际接收信号对比发现本文合成信号仿真度较高,可以服务于后续的数据处理环节.     

基于信号整体与局部特征的地震数据自动处理方法研究

提出一种基于信号整体与局部特征的地震数据自动处理新方法, 该方法不同于以往仅采用包络线互相关来直接检测事件. 新方法依然按照检测、 识别、 关联和定位等4个步骤进行处理, 但在进行单个震相信号检测的同时, 也检测信号波列并利用其包络线特征来识别和关联震相. 文中详细阐述了数据处理过程中如何定义一个波列及抽取和应用其特征. 相关的数据处理技术目前已成功应用于区域台网的日常数据处理分析中. 作为例子, 给出了对新疆区域台网连续16天数据进行测试处理的结果. 实际应用结果表明, 这种新方法可以大幅度降低自动处理结果的误检、 漏检率, 在实际应用中具有很好的前景.      

用于深部探测的地震检波器低频拓展技术

利用地震探测的方法获得地球深部精细构造,从而增强深部资源勘探和重大地质灾害预测能力,是目前地球物理学研究的热点之一.本文简要回顾了国内外深部地震探测研究的历史,分析和解释了在精确深部地震探测中保护低频地震信号的重要性和必要性.在此基础上进一步阐述了地震检波器的低频特性对获取高质量深部地震数据的意义,重点归纳总结了如何利用伺服技术、闭环极点补偿技术以及力平衡反馈技术实现地震检波器的低频拓展,并以典型深部地震探测项目为例介绍了低频检波器在深部探测中的应用及主要取得的成果.最后,结合新型材料和新型加工技术,指出了未来深部地震检波器发展的主要方向.     

我国海洋地球物理探测技术发展现状及展望

海洋地球物理场是一个四维的动态复杂变化系统,涉及多物理场、多界面和多尺度问题,受内外因素的共同制约.基于海洋地球物理场特征,海洋地球物理探测是揭示地球内部构造与性质的重要技术手段.通过回顾国内外海洋科学研究历史以及海洋地球物理探测技术的发展历程,对我国海洋地球物理探测技术发展进行了分析,现今的技术发展受科技进步驱动,反映国家与时代发展的需求.探讨了技术发展与需求之间的关系,依据各种地球物理探测手段及其探测平台的特点,提出了以下技术展望:优化传统的海洋地球物理勘探技术;加速并完善多样式探测平台的建设和科学载荷的研究;构建"空-天-海-潜"海洋地球物理立体探测体系;海洋地球物理探测技术与"大数据"和"人工智能"等技术深度融合.     

低频电场变化探测阵列建设及其初步运行结果

在低频(LF)和甚低频(VLF)频段探测全闪活动是近年来闪电探测技术发展的一个重要方向.中国气象科学研究院于2014~2015年在广州地区建设了由9个快电场变化测量仪构成的低频闪电电场探测阵列(Low-frequency E-field Detection Array,LFEDA).本文介绍了LFEDA构成以及针对闪电低频电场信号建立的闪电定位算法,基于蒙特卡罗法和人工触发闪电试验对LFEDA的定位精度和探测效率进行了理论模拟和客观评估.前者表明站网中,具有较长基线的定位站有助于改善垂直于该基线方向的水平定位精度和沿着该基线方向的高度定位精度.后者表明LFEDA对触发闪电事件和回击的探测效率分别为100%和95%,回击平面定位误差平均值为102m.定位结果与雷暴结构的对比分析表明,闪电脉冲放电事件与反射率柱所表征的对流特征较强区域有较好对应,脉冲放电事件在垂直方向上呈现合理的分布.此外,通过单次云闪、地闪的定位结果发现,LFEDA能够描绘闪电发展形态,基于三维定位结果获得的云闪初始阶段垂直发展速度以及地闪先导垂直发展速度变化趋势与之前观测结果类似,研究结果表明,LFEDA具备了全闪电三维定位能力,为闪电发展特征研究以及雷暴电学研究提供了新的技术手段.     

震源性质的时频分析与事件识别

应用时频分析技术研究了近年来发生在朝鲜半岛的核爆炸、化学爆炸与天然地震事件的识别问题,计算了上述三者的瞬时频率、瞬时振幅谱与群延迟等多项参数,提出地震与爆炸的识别指标.初步研究结果表明,对较大事件,上述三者来自震源的激发频率信息有明显差异性,核爆炸源激发的频率明显高于地震,化学爆炸最低.特别是,这些信息指标对于识别小当...     

地震学方法在滑坡体结构及破裂过程的应用研究进展

地震学是利用地震波的传播特性来研究内部结构及震动源的一门学科,在获取滑坡体物性参数、监测其变化,以及探测滑坡发育过程中的变形和微破裂等信息具有天然的优势,这些信息对于滑坡的监测、治理、以及预警至关重要.本文调研了国内外近年来地震学手段在滑坡监测中的应用,分为滑坡体结构研究、滑坡发育过程中滑坡震研究以及滑坡启动后的动态过程研究三部分,主要概括了其原理及结论.调研结果表明,结合密集台阵长时间观测,地震学方法可以有效地获取滑坡体三维结构,局部及内部的变形、破裂情况,以及滑坡发生后的动力学过程.滑坡物性参数变化和滑坡震活动性异常等可能是滑坡灾害发生前的前兆信号,能被地震学手段获取.     

远程事件次声监测中的信号参数二维子空间计算方法

越来越多的观测发现,在地震、火山爆发、泥石流等重大自然灾害发生前,常产生异常的次声信号,这为地震及其他自然灾害的预报工作增加了一种可能的信息;同时,次声还是监测大气层、浅地表爆炸的有效手段.在自然灾害和爆炸事件次声监测中,慢度和方位角等参数对于源信号传播、定位以及源性质识别等工作具有重要意义.然而,目前的慢度和方位角等参数的算法——频率波数(FK)分析法,尚存在精度和分辨率不高等问题,特别是对多源次声信号的识别能力较差.为提高次声信号的监测精度,基于次声信号和噪声的子空间不相关性,构建了次声信号慢度和方位角二维子空间计算模型,并在此基础上提出了一种高分辨率次声信号二维子空间算法,仿真实验和实际数据的对比分析结果表明:本文提出的方法在精度和分辨率方面明显优于FK法,且能够更好地分离多源次声信号.