自相似型各向异性自组织介质中地震波场动力学响应

地下岩石结构/构造和矿物组成在小尺度上存在的不均匀性和各向异性会导致地震波速度的分形分布，进而衍生出自组织介质模型. 本文针对地球内部岩浆垂向侵入及横向溢流为特征的岩浆作用，开展自相似型各向异性自组织介质的地震波动力学响应研究. 基于二维自组织介质模型和声波方程，本文利用有限差分法模拟了不同强度岩浆侵入和溢流作用形成的自组织介质中地震波场，并进行了波场特征分析. 研究结果表明：（1）在横向溢流作用为主的自组织介质中，横向相关长度小于地震波波长的条件下，聚焦效应随着横向相关长度的增大而增强，地震波能量随之增强；反之，在横向相关长度大于地震波波长的条件下，散射效应随横向相关长度的增大而增强，地震波能量随之减弱. （2）在垂向侵入作用为主的自组织介质中，随着垂向相关长度增大，散射效应增强，地震波的能量也随之迅速减弱. （3）岩浆作用的自组织强度增强，地震波的能量增大，而中心频率无变化. （4）自组织介质具有相同的小尺度扰动，其速度梯度背景越小，地震波能量在炮点附近越集中. （5）当多层自组织介质共存，特征层位的波场特征仍以各自的自组织特性为主，因此利用实际资料中不同层位的地震反射特征可推测地下介质的自组织性质.     

基于非均匀化多尺度方法的自组织介质波前愈合效应波场模拟

随机介质表征的地球介质自组织性,体现了地球内部复杂介质的统计性特征,对理解地球内部构造和动力学演化有重要的意义.波前愈合效应是自组织介质散射效应的体现,会导致高频近似射线理论的计算走时和真实波场到时有一定的差异.为了研究射线理论在自组织介质中的适应性范围,本文选取高斯型和指数型自相关函数来描述自组织介质,采用非均匀化多尺度方法进行大尺度地球模型的波场模拟.利用互相关方法求取背景速度场与附加自组织介质速度场之间的波场走时差,并与由射线理论得到的走时差进行比较.结果表明,非均匀化多尺度方法在节省计算时间的同时,又可保持计算精度.介质相关长度越小、波长越长且传播距离越远时,波前愈合效应越强.当相关长度a、波长λ以及传播距离L之间满足a/(λL)1/2≤0.5时,波前愈合效应显著,且随着比值减小两者差异增大,波前愈合效应在增加,在该范围内射线理论计算走时的误差较大.     

储层地震物理模拟的震源指向性及介质非均质性影响分析

随着地震物理模拟的研究目标由地质构造发展为不同类型的油气储层,明确震源指向性及介质非均质性对实验结果的影响,对提高物理模拟数据的可信性及准确性具有重要意义.利用激光测振新方法对震源指向性进行了实验测试,得到了更加精确的指向性结果,形成了模拟数据振幅补偿方法.制作了具有不同尺度特征的非均质样品,在50 kHz至1000 kHz超声频段下对纵波速度及能量进行了测试,明确了不同的波长/介质尺度比(λ/a)范围内纵波速度及干扰波与有效波能量比的变化特征.结果表明,在地震物理模拟超声频段下射线速度向散射速度的转折点出现在λ/a≈2处;散射速度向等效介质速度的转折点出现在λ/a≈100处.当满足λ/a>200条件时,干扰波与有效波能量比小于5%时,可认为满足储层模拟的等效介质条件.     

铜绿微囊藻和斜生栅藻生物光学模型

选取太湖"水华"优势藻类即蓝藻门中的铜绿微囊藻和绿藻门中的斜生栅藻作为研究对象,利用AC-S分别测量两种纯藻的吸收系数和散射系数对铜绿微囊藻和斜生栅藻的固有光学属性进行定性和定量分析,并建立其生物光学模型.结果表明:铜绿微囊藻的藻红蛋白吸收带和斜生栅藻的藻蓝蛋白吸收带的光谱吸收特性的差异性较为明显;粒径相对较小的铜绿微囊藻的包裹效应、吸收系数对散射系数的影响程度要明显小于粒径较大的斜生栅藻,铜绿微囊藻吸收系数的P-L模型的线性斜率和幂指数要大于斜生栅藻的吸收系数模型系数;由于散射系数受吸收系数影响程度的不同,使得散射系数光学模型变量因子具有一定的差异,受吸收系数影响较小的铜绿微囊藻的变量因子为波段比值λ_0/λ,λ_0为参考波长,而受吸收系数影响较大的斜生栅藻的变量因子为吸收系数比值a(λ_0)/a(λ),a(λ_0)为参考波段吸收系数,a(λ)为波长为λ的吸收系数,两种藻类的散射模型都符合国际上通用的S-P模型形式.     

基于构建虚同相轴压制地震层间多次波

基于构建虚同相轴来估计层间多次波的方法是克希霍夫积分表示定理的一个延伸发展.本文通过构建虚地震同相轴巧妙地将散射点从地下移到了表面,利用表面的散射点来预测层间多次波.由于预测与实际地震记录中的层间多次波振幅存在偏差,采用了多道的L₁范数匹配算法来实现真振幅的多次波压制.对简单模型和南黄海地质模型的数据处理实例验证了本文研究方法的正确性和有效性.     

不同散射模式下S波包络合成

为揭示地震波在地壳小尺度非均匀介质中的散射过程,更准确地描述地震波的包络展宽现象,本文基于多次各向异性散射理论,采用离散波数法求解能量密度积分方程,选取高斯型自相关函数表征的散射模式,得到S波能量密度包络。基于此,本文首先分析了单次散射和多次散射在形成S波能量密度包络中的贡献规律;然后探讨了吸收系数和总散射系数对合成S波能量密度包络的影响;最后对比了在不同散射模式下合成的S波能量密度包络的差异。结果显示:① 不同的散射模式下单次散射和多次散射对地震波散射过程的贡献规律是一致的,对于近震（震源距小于100 km）,单次散射模型可以近似合成S波能量密度包络;随着震源距增大,多次前散射模型可以更快地接近总能量密度包络;② 吸收系数增大会降低直达S波和尾波幅值,总散射系数增大会降低直达S波幅值,但使得S波尾波幅值升高;③ 前散射模式下S波能量密度包络随震源距的增大会导致峰值延迟,包络展宽,尾波衰减一致性更快等现象产生。      

多相离散随机介质探地雷达波传输特性研究

混凝土是最常用的人工合成建筑材料,属于典型的多相离散随机介质,为研究探地雷达波在此类复杂介质中的传输特性,基于量化约束多相离散随机介质模型建模方法,通过精准调节混合物中各组成物质的体积含量百分比和自相关长度,建立不同空隙率和不同尺度的多相离散随机介质模型,进行探地雷达数值模拟,研究探地雷达波在多相离散随机介质模型中的传输特性及其影响因素.结果表明:多相离散随机介质模型可以直接表征多相混合物的空隙率,为数值模拟研究多相离散随机介质的空隙率与其探地雷达波场特征之间的函数关系提供了模型基础;与均匀介质相比,探地雷达波在多相离散随机介质中发生了明显的电磁散射,形成了大量的无规则扰动,造成了电磁波能量损失,致使其相同空间位置处的探地雷达波波前振幅小于均匀介质,且随机、无序传播的散射波相互干涉叠加,会降低探地雷达回波信号的分辨率;对于多相离散随机介质,其空隙率越大,则混合物等效介电常数越小,介质非均匀性越强,致使电磁波传播速度越快,电磁散射越强烈,能量损失越大,波前振幅越小;随着自相关长度的增大,其对应的多相离散随机介质模型中骨料粒径随之增大,电磁散射越强烈,波前到达距离相同点的走时差越大,振幅变化越大,波前形状扭曲变形越强烈.研究结果可为探地雷达无损检测混凝土工程质量提供指导和借鉴.     

自适应虚同相轴方法压制地震层间多次波

地震数据中发育的层间多次波是影响速度分析和偏移成像的精度和可靠性的关键.通常情况下,层间多次波的动校正量、叠加速度和频率与一次波并无明显差异,从而对识别、预测和压制多次波带来了极大挑战.传统虚同相轴方法基于物理图像和定性公式,其预测的层间多次波振幅和相位精度难以满足实际需求,造成了其对匹配算法的过度依赖.本文针对传统虚同相轴方法的理论缺陷和计算精度问题,通过理论推导得到了新的自适应虚同相轴方法.相比于传统方法,自适应虚同相轴方法能够显著提高压制多次波能力,同时减少对匹配算法的依赖.本文给出了自适应虚同相轴方法的推导过程,并运用一维和二维模型算例验证了方法相较于传统虚同相轴方法的多次波预测精度优势.通过在PLUTO模型和实际陆地地震数据上的应用实例,证明了本文新研究的自适应虚同相轴方法对去除层间多次波,恢复并突出目标储层同相轴,提高地震成像分辨率的显著作用.     

Lg波Q值随震源深度的变化作为地壳本征衰减深度的判据

Lg波的Q_Lg值是描述区域地壳结构及介质衰减特性的重要参数之一,Q_Lg层析成像被广泛应用于地壳衰减结构横向不均匀性的研究中.但是,对Q_Lg在垂直方向上的不均匀性的研究较少.当发现一个地区发生Q_Lg值低时,我们希望进一步了解这种介质衰减深度.本文通过数值模拟合成地震图的方法,通过分析不同震源深度和介质模型计算Q_Lg,判断Lg波发生主要衰减的深度.研究结果显示：（1）当震源深度浅时,上地壳介质衰减对于Lg波Q值的影响明显比下地壳的影响更大.而震源深度深时,两者贡献基本相当;（2）如果上地壳介质衰减强,则随着震源深度的增加,η值逐渐减小;如果下地壳介质衰减强,η值先增大后减小;但如果下地壳存在低速层,则η值持续增大;（3）如果上地壳介质衰减强,则随着震源深度的增加,Q₀逐渐增大;反之如果下地壳介质衰减强,则Q₀逐渐减小.因此,我们可以通过调查某一区域不同深度地震的Lg波衰减规律,来判断这一地区的地壳介质衰减情况.     

河套地震带Pg波速度过渡区的地震空间相关长度幂律变化

基于Pg波速度反演和地震重新定位, 运用单键群算法对Pg波速度过渡带的地震空间相关长度进行了幂律拟合分析． Pg波速度反演结果表明, 其速度的横向变化表现出构造相依的特征, 速度高低与地壳厚度呈正相关, 并在包头—西山嘴凸起和岱海凹陷两个区域形成Pg波速度过渡带． 利用重新定位的地震数据计算了这两个速度过渡区的地震空间相关长度, 结果显示其幂律拟合曲线均呈一定的增长趋势, 表明2008年以来两个Pg波速度过渡区域的应力作用不断集聚、 增强, 断层有逐步进入协同化阶段的可能, 加之速度过渡带通常是地壳运动强烈区域, 未来将成为孕育中强地震的有利场所． 在有效控制定位误差的条件下, 重新定位可以明显减小地震空间相关长度的离散形态, 提高计算精度．      

A Monte Carlo study of rainfall forecasting with a stochastic model

A procedure for short-term rainfall forecasting in real-time is developed and a study of the role of sampling on forecast ability is conducted. Ground level rainfall fields are forecasted using a stochastic space-time rainfall model in state-space form. Updating of the rainfall field in real-time is accomplished using a distributed parameter Kalman filter to optimally combine measurement information and forecast model estimates. The influence of sampling density on forecast accuracy is evaluated using a series of a simulated rainfall events generated with the same stochastic rainfall model. Sampling was conducted at five different network spatial densities. The results quantify the influence of sampling network density on real-time rainfall field forecasting. Statistical analyses of the rainfall field residuals illustrate improvement in one hour lead time forecasts at higher measurement densities.     

Earthquake Engineering and Engineering Vibration Aims And Scope

正This journal is established by the Institute of Engineering Mechanics(IEM),China Earthquake Administration,to promote scientific exchange between Chinese and foreign scientists and engineers so as to improve the theory and practice of earthquake hazards mitigation,preparedness,and recovery.To accomplish this purpose,the journal aims to attract a balanced number of papers between Chinese and     

Foreword

Destructive earthquakes have caused great damage in China and the United States and collapsing buildings havecaused many deaths and injuries. The field of earthquake engineering studies earthquake hazards, the occurrence ofearthquakes of various magnitudes, the nature of the ground shaking during an earthquake, the vibration of structuresduring earthquakes, the strengthening of existing structures and the design of new structures to be earthquake resistant,and finally, how to cope with earthquake damage and restore a city to normal functioning. Such efforts are in progressin both countries, but unfortunately, the language barrier interferes with the free flow of information between China andthe Untied States. It would be mutually beneficial if some means could be developed to promote the exchangeof information across the Pacific Ocean. This new journal has been established for this purpose and its success willbe an important step in promoting earthquake engineering in China and the United States.     

WORLD ASSOCIATION FOR SEDIMENTATION AND EROSION RESEARCH(WASER)

正President:Giampaolo Di Silvio,Italy Vice Presidents:Ulrich C.E.Zanke,Germany Zhao-yin Wang,China The World Association for Sedimentation and Erosion Research(WASER),inaugurated on Oct.19,2004,is an independent non-governmental,non-profit organization.The mission of WASER is to promote international co-operation on the study     

Enhancing remote sensing research on global change to improve our understanding on Earth system processes

正Global Change includes climate change and other environmental changes caused by the joint interaction among various layers of Earth. From the positive side, global change provides new opportunities to human and other living forms on Earth. In the meantime, it creates tremendous challenges and negative impact. At present, the negative impacts have reached all primary processes of the global ecosystem and every aspect of human society, especially causing degradation of the ecosystem. For instance, intensive deforestation causes decline of biodiversity; global warming causes sea level rise and increases