“龙王”台风期间高频地波雷达数据分析

OSMAR2003岸基高频地波雷达系统由武汉大学电波传播实验室研制并于2005年应用于福建沿海,能够全天候、大面积探测台湾海峡内海洋表面动力学要素. 本文首先将0519号台风期间高频地波雷达的测量数据与局部点的浮标数据对比，然后又对大面积海域内雷达测量风场与uikSCAT卫星遥感数据进行了对比分析. 结果表明高频地波雷达较好地反映了台风期间台湾海峡内风场的空间分布及其发展变化情况，具有一定的灾害性海洋天气监测能力.     

海洋表面流的高频雷达遥感

解释了利用高频雷达探测海洋表面流的基本原理，简要介绍了新研制的海态监测分析雷达OSMAR的组成及其工作流程，着重分析了利用OSMAR探测北部湾海流的实验结果．     

基于波形分类和子波形提取的雷达高度计近海波形重构算法

雷达高度计是测量海洋动力参数的重要传感器,为解决雷达高度计在近海测量数据不可用的问题,基于大量波形的分析及已有波形重构算法的比较,本文提出了一种基于波形分类和子波形提取的近海波形重构算法（OceanCS）.采用了验潮站的实测水位以及浮标的实测有效波高数据对算法的结果进行了验证.结果表明,本文提出的算法在近海的回波波形处理方面要优于其他五种算法（海洋算法、OCOG算法、Ice-2算法、Beta5算法和阈值算法）,并且不仅可反演海面高度、还可反演有效波高.通过对高度计的近海回波波形进行重构处理,可以提高近海测高数据的数量和质量.     

（T2,D）二维核磁共振测井识别储层流体的方法

当地层孔隙中油气和水同时存在时,在核磁共振T₂分布上不同流体信号往往重叠,很难有效识别.本文采用改变回波间隔测量多组自旋回波串序列实现了（T₂,D）二维核磁共振方法,为有效识别储层流体提供了基础.通过数值模拟系统研究了（T₂,D）方法在不同储层、不同测量信噪比以及不同外加磁场梯度条件下识别流体的效果.结果表明：（T₂,D）方法识别中、低黏度油层具有优势,随着信噪比增加和外加磁场梯度加大,分辨油和水的效果将变好.在气层,对磁场梯度有一定要求,并且,测量数据的信噪比越高,分辨气与水的效果越好,当测量数据信噪比低于70时（T₂,D）方法在气层可能失效.在2MHz共振频率下,利用MARAN核磁共振岩芯分析仪器,对含顺磁性物质的饱和流体岩样进行了实验测量,验证了（T₂,D）方法的有效性.     

海底大地电磁数据采集器

进行海底大地电磁数据采集，需借助于专用的水下探测设备 . 虽然大地电磁测深法无论是仪器或是测量手段在陆地上的应用已较为成熟，但把该方法移 植到海洋中，还需解决一些与海洋探测有关的工程技术问题. 主要包括：水下电场信号的提 取，海底环境的监测，仪器在非实时监控运行中的纠错对策以及测量部件的密封承压等等 . 在研制海底大地电磁数据采集器的过程中，采用先进的材料工艺，高精度的电子线路，可 靠的软件编程以及牢固的器件安装结构，有效地解决了上述技术问题. 用所研制的仪器首次 在我国海域进行了探测试验.     

相控线阵声波辐射器在声波测井中应用的可行性分析

通过有限元数值模拟例子，分析了相控线阵的辐射性对声波测井中各种波动模式波的幅度和到达时间等波形特征的影响，以及相控线阵作为声波测井辐射器的可行性.结果表明，只要在相控线阵的各阵元之间施加合适延迟时间的激励信号，就可以调整辐射器的辐射声束的方向，以有利于激发滑行纵波和滑行横波；只要采用相对较低的频率或使用加权相控线阵，就可以增大相控线阵的辐射主瓣角宽，以利于在任意地层有效激励滑行纵波.相控线阵的使用可明显地改善声波测井的测量质量.本文工作为相控线阵声波辐射器在石油勘探中的应用提供了理论依据.     

基于卫星遥感资料的海洋表层流场反演与估算

为解决实际海流资料探测困难,难以大范围有效获取的问题,利用2000～2008年卫星高度计资料和QuikSCAT卫星遥感风场资料,开展了全球海表地转流和Ekman流的反演估算;针对不同纬度地区(赤道和赤道以外地区)地转效应和海洋运动差异,引入不同的运动学模型和反演估算方案,反演得到0.5°×0.5°的逐周全球表层流产品.对比分析表明,卫星资料反演估算的海洋表层流场能较为客观、准确地表现实际海表流场的基本特征,进而为海洋热量和海洋物质输送等研究提供了可用的海流数据信息.     

分布式电磁法仪器系统设计及实现

本文介绍一种采用大功率稳流发射、低噪声测量、宽频带接收以及分布式同步等技术,自主研制的分布式多功能电磁法仪器系统.系统包括大功率电磁法发射机、分布式电磁法接收机、磁场传感器、整流源等设备.采用ARM芯片和FPGA芯片进行发射机的整机控制和信号整形发射,采用PC104工控机和FPGA芯片进行接收机的整机控制和信号处理.在人工场源模式下实现了可控源音频大地电磁法（CSAMT）、谱激电法（SIP）和时域激电法（TDIP）等测量功能;在天然场源模式下实现了大地电磁法（MT）、音频大地电磁法（AMT）的测量功能.发射机在满功率发射的情况下连续可靠运行时间大于12 h,接收机的动态范围大于120 dB,接收机可接收信号频率范围是0.001 Hz~32 kHz.通过典型矿区的野外实验和应用,表明本系统的性能总体上达到了国际先进水平.     

孔隙介质核磁共振弛豫测量多指数反演影响因素研究

孔隙介质核磁共振（NMR）弛豫信号的多指数反演在NMR岩芯分析与测井解释中起着关键作用.为了在不同信噪比条件下快速反演出高分辨率的弛豫时间谱，本文利用NMR正演模拟信号以及实验室NMR岩芯分析数据，研究横向弛豫时间布点数、原始回波采集个数、时间域数据压缩方式等对反演结果的影响.同时，在不同信噪比（SNR）下对不同的反演算法(SVD、BRD、SIRT)进行比较，考察反演算法对信噪比的敏感程度，并讨论了相应的校正方法.另外，还分析了信噪比对长、短弛豫组分的影响.研究表明在充分采集有用回波的情况下，减少回波个数，反演得到的弛豫时间谱趋向发散；增加布点数可以提高分辨率，但是需要更多的计算时间；时间域数据压缩可以加快反演计算速度；不同算法对信噪比的敏感程度不同，发展相应的校正方法可以提高反演质量.     

基于数字图像测量系统的三轴试样变形研究

基于亚像素角点检测的图像测量技术能够记录试样表面方块角点每一时刻的位移,从而获得试样的表面应变场。将基于试样表面6行方块分别计算的应变与基于全部6行方块的整体平均计算得到的结果进行比较,显示中间4行方块区域的变形基本不受端部约束影响。还对采用试样上、中、下三个部分与整个试样的测量结果获得的应力与应变特性进行了对比分析。该方法能够测量任意时刻试样的轴向应变场,通过轴向应变场的变化可以准确地描述试样剪切带的产生、发展以及完全形成的全过程。     

Delineating alluvial aquifer heterogeneity using resistivity and GPR data

Conceptual geological models based on geophysical data can elucidate aquifer architecture and heterogeneity at meter and smaller scales, which can lead to better predictions of preferential flow pathways. The macrodispersion experiment (MADE) site, with >2000 measurements of hydraulic conductivity obtained and three tracer tests conducted, serves as an ideal natural laboratory for examining relationships between subsurface flow characteristics and geophysical attributes in fluvial aquifers. The spatial variation of hydraulic conductivity measurements indicates a large degree of site heterogeneity. To evaluate the usefulness of geophysical methods for better delineating fluvial aquifer heterogeneities and distribution of preferential flow paths, a surface grid of two-dimensional ground penetrating radar (GPR) and direct current (DC) resistivity data were collected. A geological model was developed from these data that delineate four stratigraphic units with distinct electrical and radar properties including (from top to bottom) (1) a meandering fluvial system (MFS); (2) a braided fluvial system (BFS); (3) fine-grained sands; and (4) a clay-rich interval. A paleochannel, inferred by other authors to affect flow, was mapped in the MFS with both DC resistivity and GPR data. The channel is 2 to 4 m deep and, based on resistivity values, is predominantly filled with clay and silt. Comparing previously collected hydraulic conductivity measurements and tracer-plume migration patterns to the geological model indicates that flow primarily occurs in the BFS and that the channel mapped in the MFS has no influence on plume migration patterns.     

基于正则化方法的高频地波雷达海浪方向谱反演

提出了一种从高频地波雷达海面回波谱中提取海浪方向谱的新方法:基于高频电波海洋探测基本原理将线性化后的非线性积分方程离散为矩阵方程组,通过引入正则化数学模型将不适定方程转化为正规方程,然后采用奇异值分解法求解.对于正则化方法中正则化参数,采用L曲线法来确定.为了验证本文算法的有效性,分别在单部雷达和双部雷达探测下进行了不同噪声水平下的数值模拟,结果表明了该正则化反演方法的有效性.文中还给出了实测数据分析初步结果.该算法的工程性应用还需进一步研究.对于实际的地波雷达海浪反演具有良好的应用前景.     

星载微波SSM/I对南中国海海面遥感的辐射特征及其风场反演

研究了星载微波DMSPSSM／I对南中国海海面遥感数据的定量辐射特征．与现有的经验性统计反演不同,本文用37GHz垂直和水平极化两个通道的辐射亮度温度,提出了物理意义明确,又易于计算和参数标定的海面风速反演公式．海面风速及演结果与现有的海面浮标风速观测记录作了很好的比较．这一方法应用于南中国海海面风速的反演,得到了南海海面风速在空间和时间尺度上的分布和变化．     

Field campaign for the comparison of SOUSY radar wind measurements with rawinsonde and model data

A field campaign was carried out from 26 October to 7 November 1992, using the SOUSY-VHF radar and a mobile rawinsonde system installed and operated nearby to produce vertical wind profiles. The purpose of this campaign was to compare the two types of wind measurements with one another and with results from forecast models. Numerical algorithms were developed and applied to the radar data in order to eliminate random errors, correct for velocity aliasing, and calculate the effective zenith angle of the off-vertical beams. Differences between wind profiler data and rawinsonde or model results depend not only upon the errors of the different systems, but also on temporal and spatial variations of the wind field. Therefore, methods for the comparison of radar and rawinsonde data were developed which take into consideration these variations. The practical potential of these methods is demonstrated by comparisons of rawinsonde and radar wind profiles. The comparison of radar data and model output shows excellent agreement in the direction and in the speed of the wind at virtually all altitudes. An evaluation of the quality of wind profiler measurements is possible using the estimation of variance and variability of wind components.     

Upper wind observing systems used for meteorological operations

Methods of upper wind measurements used in operational meteorology have been reviewed to provide guidance to those developing wind profiler radar systems. The main limitations of the various methods of tracking weather balloons are identified using results from the WMO radiosonde comparisons and additional tests in the United Kingdom. Costs associated with operational balloon measurements are reviewed. The sampling and quality of operational aircraft wind observations are illustrated with examples from the ASDAR system. Measurement errors in horizontal winds are quantified wherever possible. When tracking equipment is functioning correctly, random errors in southerly and westerly wind component measurements from aircraft and weather balloons are usually in the range 0.5-2 m s⁻¹.     

Simultaneous measurement and inversion of surface wave dispersion and attenuation curves

Surface wave tests are non-invasive seismic techniques that have traditionally been used to determine the shear wave velocity (i.e. shear modulus) profile of soil deposits and pavement systems. Recently, Rix et al. [J. Geotech. Geoenviron. Engng 126 (2000) 472] developed a procedure to obtain near-surface values of material damping ratio from measurements of the spatial attenuation of Rayleigh waves. To date, however, the shear wave velocity and shear damping ratio profiles have been determined separately. This practice neglects the coupling between surface wave phase velocity and attenuation that arises from material dispersion in dissipative media. This paper presents a procedure to measure and invert surface wave dispersion and attenuation data simultaneously and, thus, account for the close coupling between the two quantities. The methodology also introduces consistency between phase velocity and attenuation measurements by using the same experimental configuration for both. The new approach has been applied at a site in Memphis, TN and the results obtained are compared with independent measurements.     

关于区域性的地震面波层析反演方法的讨论

讨论了在地球表面局部区域进行面波层析反演时所用的各种反演方法，指出各种方法用于区域性层析反演时的优缺点，并就由面波资料对区域性的地壳和上地幔结构进行反演的方法──分块反演方法、本征函数展开法、球面雷当变换方法、Ｔａｒａｎｔｏｌａ概率方法和波形反演的方法进行了讨论。指出了各种方法的优缺点及适用范围，并对一些方法进行了数值模拟，给出了计算实例。关键词     

巴姆地震地表形变的差分雷达干涉测量

利用星载合成孔径差分雷达干涉技术和ENVISAT卫星雷达数据, 获得了2003年12月26日伊朗巴姆的里氏6.5级地震引起的同震地表形变场,并详细地介绍了信号处理的过程. 利用地震前后的相干图的差异及形变场的突变棱线, 精确确定了地面上断层裂缝的位置、形状和长度. 这对震源理论模型的参数估计提供了依据. 由雷达干涉技术测量得到的形变场与理论模型模拟的结果一致.