对地震学“反例”的几点思考

本文从科学哲学和科学史出发,探讨了地震学中与假说或理论相悖的“反例”现象,认为,在地震学“概念的延伸扩张”以及从假说上升到理论的过程中,“反例”的启发与检验,发挥了积极的能动作用;辩证考察“反例”给出“Ⅰ 类反例与 Ⅰ 类否定”、“Ⅱ类反例与Ⅱ类否定”概念,对纷繁复杂的地震学“反例”进行了原则分类;本文还就数学、科学方法对地震学“反例”的识别意义作了一定的讨论。     

地震学者的社会贡献：对日本地震预报研究的看法和建议

地震学者的社会贡献──对日本地震预报研究的看法和建议盖勒作为９月１日防灾训练的一环，日本在１９９３年也召开了以东海地震为对象的“地震防灾对策强化地区判定会”，并就是否有必要发布警戒宣言的模式问题进行了讨论。笔者想借此机会再次指出现行地震预报计划存在的...     

必须重视震源物理的现场研究

1970年后的大约十年间,各国地震学家先后提出了几种不同的前兆 假设:DD模式,IPE模式、“红肿”模式、组合模式、膨胀—蠕动模式等。当前,国际上主要沿着两个方向发展。一方面是对上述模式中的理论问题进行更深入的探讨。例如,地壳条件下微裂缝稳态扩展的机制和失稳准则;形变局部化的条件和行为;     

数理地震学研究新进展与新动态—中日数理地震学学术研讨会,数理地震学新进

数理地震学是地震学的一个分支，其主要研究内容是把各种应用数学方法及某些理论与实验分析方法应用于地震学的研究当中，它可以包括统计地震学和模糊地震学的大部分内容和计算地震学，理论地震学、实验地震学、非线性地震学等的一部分内容，侧重于数学方法与模糊研究和计算，本文简要介绍近年来数理地震学研究的某些新进展，１９９５年５月３－６在杭州召开的中日数理地震学术研讨会，会后于５月７－１５日在国家地震局杭州干部培训     

对我国地震学未来发展的思考

根据国际地震学发展的前沿问题,结合目前我国地震学研究的具体状况,从地震观测技术开发与资料管理、地震的地震学研究、地球内部物理的地震学研究和地震的工程学应用研究几个方面,对我国地震学的理论与应用研究的未来发展提出了建设性思考。     

当前反射地震学研究中的问题浅析

反射地震学作为地震学应用于国民经济建设的分支学科取得了巨大的成功。它在矿产资源勘探、工程建设与环境、自然灾害预测等各种领域发挥了不可替代的作用，特别是在能源开发中功不可殁。另一方面，反射地震学在广泛的工业应用中全面地完善和发展了地震学的理论、方法和技术。时至今日，反射地震学的发展已经从经典理论方法的研究走向更加与客观介质密切相关的深层次研究新阶段，这些问题是，反射地震学从单纯的构造研究走向地层岩性研究，与此有关的是从偏移构造成像步入层析成像、利用单波单分量数据转向应用多波多分量数据、假设地层为固体弹性介质转向双相孔隙介质、各向同性研究转向各向异性研究以及经典的一些方法技术与现代新技术同时使用等。本文对这些方面的研究现状进行概要的分析。     

数理地震学研究新进展与新动态─—中日数理地震学学术研讨会、数理地震学新进展讲习班、专著《数理地震学进展》

数理地震学是地震学的一个分支，其主要研究内容是把各种应用数学方法及某些理论与实验分析方法应用于地震学研究当中。它可以包括统计地震学和模糊地震学的大部分内容和计算地震学、理论地震学、实验地震学、非线性地震学等的一部分内容，侧重于数学方法与模型研究和计算。本文简要介绍近年来数理地震学研究的某些新进展，１９９５年５月３—６日在杭州召开的中日数理地震学学术研讨会，会后于５月７—１５日在国家地震局杭州干部培训中心举办的数理地震学新进展培训班，以及新出版的中、英文版专著《数理地震学进展》。     

2004年10月保山5.0级地震的中短期前兆异常特征

通过对保山5．0级地震前的前兆异常特征分析,并在此基础上,结合“八五”、“九五”地震预报攻关成果和长期的研究与经验积累,论述了2004年10月19日保山5．0级地震的短期预报的主要依据,详细研究了地震前的中短期及临震前前兆异常特征,中期表现为地震学空间分布异常,短临表现为前兆出现突变异常,形态出现加速、转折,由远致近向震中区收缩的特性。     

VAN方法;自1981年以来矛盾和误导的结果

根据有关电报前后的选定地区的地震学资料，我们重新检查了所有能得到的ＶＡＮ电报，发现１９８１年－１９８５年期间ＶＡＮ电极与地震的相关性是随机的。任何震级的地震，从非常短距离极低阈值，到大距离中的震级，甚至远震，被ＶＡＮ用“表面上的”ＳＥＳ关联起来，这一关联是基于任何地方发生一次地震和通常基于ＶＡＮ研究者之间用以交换的电报。     

非线性科学在地球物理学和地震学中的应用研究

本文作者承担了国家地震局科技监测司“八五”地震科技信息研究规划：国外非线性科学研究现状与发展专题，现已完成１９９４年度计划内容，取得了初步成果。基于这些成果，本文作者编写了“非线性科学在地球物理学和地震学中的应用研究专辑”，较系统地介绍了前苏联及俄罗斯有关非线性科学在地球物理学和地震学中的应用研究情况，主要内容包括：前苏联及俄罗斯非线性科学在地球物理学和地震学中的应用研究计划，研究进展及深入研究的方向。     

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。     

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。     

On experiments using an auto-regressive moving-average model for predicting the monthly 50–100 kPa thickness anomalies

A series of 75 auto-regressive integrated moving-average (ARIMA) forecasts of monthly mean 100–50 kPa thickness anomalies with lead time of one month are produced for 455 grid points over the northern hemisphere. The results are indistinguishable from persistence forecasts when the scores are averaged over the domain. A more detailed view indicates some differences which may merit closer investigation. Differences in the behaviour of positive and negative anomaly forecasts are also described.Some aspects of the methodology are discussed briefly in the introductory sections. The model used in the experiment is described in detail. A shortcoming of the method is that it does not lend itself to seasonal stratification.     

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.     

磁流变阻尼器的两种力学模型和试验验证

本文根据我们设计制作出的磁流变阻尼器的阻尼特性试验结果，提出了描述阻尼器动态特性的两种新的力学模型。一种称之为修正的Bingham模型，它由Bingham单元（库仑摩擦单元与粘滞单元并联）与弹簧单元串联组成。该弹簧单元与磁流变液屈服前区的初始剪切模量和蓄能器的刚度等有关。另一种称为修正的Dahl模型，它采用Dahl模型来模拟库仑摩擦力，克服了常用的Bouc-Wen模型需要确定的参数过多的缺点。为了使模型在阻尼器的电流强度（磁场强度）改变的情况下仍然有效，引入一个内变量描述模型参数与电流强度（磁场强度）的关系。最后，通过理论分析与试验结果的比较，证明本文提出的两种力学模型能够较为精确地描述大多数的磁流变阻尼器在改变电流强度（磁场强度）情况下的动态特性。