湍流湿度脉动特性研究——根据淮河流域实验资料

利用淮河流域实验得到的湍流湿度脉动资料 ,应用统计理论、Fourier分析和小波分析方法 ,对湍流湿度脉动的统计特征、谱特征和间歇性特征作了初步分析 .结果表明 :(1)在淮河流域这样的高湿地区 ,水汽对其地表能量平衡 ,能量输送与循环具有重要作用 ;(2)湍流湿度脉动的能谱和互谱在惯性副区基本符合“ - 2 /3”次律和“ - 4/3”次律 ;(3)淮河流域湍流湿度脉动场存在很强的间歇性 ,不符合Kolmogorov湍流理论 .利用离散正交小波变换将湍流湿度脉动场中的耗散事件分离出来 ,通过引入限制因子 ,将湍流脉动场中的耗散事件滤去后 ,能较好地抑制湍流湿度的间歇性 .但与风速脉动相比 ,湍流湿度场间歇性的抑制效果较差 .     

对流槽湍流涡旋结构特征的小波分析

为研究夹卷层的湍流特性,用对流槽模拟大气对流边界层并做湍流温度测量.能谱分析表明,混合层湍流谱幂律接近“-5/3”次律;而夹卷层湍流谱幂律有明显的分段特征.利用离散正交小波对其湍流脉动信号进行去噪和尺度分解,将原始信号分成均匀各向同性小尺度涡旋成分和大尺度涡旋成分,并对分解后的信号做能谱分析.结果表明,不论是在混合层还是在夹卷层,小涡都能很好地满足Kolmogorov的“-5/3”次律;而大尺度涡旋则在混合层和夹卷层中表现出不同的特征.     

应用小波包识别宁夏及邻区的地震和爆破

将小波变换理论应用于宁夏及邻区的地震和爆破的识别,利用小波包变换系数与射线能量的关系,计算了射线所包含的低频成分和高频成分的能量之比.结果表明,当分解尺度j=1时,对于地震信号,ln(Ω10/Ω11)的值一般小于3,对于爆破信号,ln(Ω10/Ω11)的值一般大于3.     

基于小波的地闪首次回击辐射场的多重分形分析

利用2002年夏季青海野外观测慢天线电场变化仪资料，应用小波变换模极大方法对地闪首次回击辐射场的检测及多重分形谱特征进行了分析.发现小波分解在小尺度上的时间变异系数在回击主脉冲峰处（回击点）呈现明显的尖峰，据此可对回击点进行快速可靠的检测；地闪回击辐射场多重分形谱可用推广的多重分形二项倍增串级公式比较精确地拟合，最小标度指数及谱宽度平均分别为-011和15，是重要的回击特征参数，而小波及多重分形应是闪电信号处理的重要工具.     

戈壁地区夏季碳和水热循环及其湍流特征

本文利用2006年夏季大气边界层观测资料,采用涡动相关法分析了我国西北地区戈壁下垫面碳收支及水热循环的规律和特征,并分析了大气湍流特征.结果表明:夏季白天的CO₂湍流通量呈逆输送特征,即CO₂白天向下输送,夜间向上输送,平均数值为-0.199 mg·m^-2·s^-1,整体上表现为碳汇;戈壁地区湿度小,其数值受水平来流的影响较大,日变化特征不明显;温度的归一化标准差与稳定度参数的关系满足Monin-Obukhov Similarity (MOS)理论;温度和CO₂的能谱相似;互谱uc与uθ,wc与wθ相似;水汽和CO₂的输送主要受水平方向湍流的影响.     

藏南羊卓雍错湖面大气湍流特征观测分析

湍流运动是大气边界层的本质特征,是地表与大气之间能量和物质交换的主要方式.本文利用2016和2017年4-10月藏南羊卓雍错湖泊涡动观测资料,分析了湖面大气湍流方差和湍流特征量的统计和变化特征.结果表明：（1）不稳定层结下,三维风速分量和超声虚温、水汽密度、CO₂密度的无量纲标准差随稳定度变化符合Monin-Obukhov相似理论的"1/3"或"-1/3"次幂律,垂直风速的拟合效果最好;稳定层结下,除CO₂密度无量纲标准差与稳定度无明显关系外,其他量基本上满足相似性规律;中性条件下,以上物理量的无量纲标准差分别趋近常数：3.57、3.93、0.77、20.91、6.35和11.96.（2）水平方向平均湍流强度（0.60和0.58）大于垂直方向（0.13）,三维方向湍流强度与平均风速的变化呈显著负相关,相关系数分别为-0.39、-0.42和-0.34.（3）湖面湍流动能随风速呈线性增长,增长率达0.45 m/s;近中性层结时湍流动能最大,层结越稳定或不稳定湍流动能均减小.（4）湖泊下午到傍晚动量输送较强,13：00-22：30时间段平均动量通量达0.091 kg/（m·s²）;热量输送以潜热为主,潜热通量日平均值（77.3 W/m²）是感热通量（14.6 W/m²）的5.3倍,感热和潜热通量日变化峰值分别出现在5：30（22.4 W/m²）和16：00（106.6 W/m²）.     

小波域叠前地震资料衰减参数定性估计方法

叠前地震资料中,高频分量和低频分量随传播距离的衰减特性不同.本文给出了一种在小波域定性估计叠前地震资料衰减参数的方法.该方法利用连续小波变换提取共反射点道集的高、低频分量,以低频分量和高频分量之差定性反映地震波的衰减.通过累加不同偏移距的衰减,提高了估计的稳定性;采用幅度归一化方法,降低了信号幅值对衰减参数估计的影响.将本文提出方法与常用的基于叠后地震资料衰减估计方法用于某油田的地震资料处理,结果表明,本文方法得到的衰减估计结果能够更好地反映油气的空间展布.     

地震与核爆识别的小波包分量比方法

频谱分析法在核爆与地震识别中具有广泛的应用．但是频谱分析方法是稳态方法,即使采用Gabor变换,也因时-频窗口形状不变而分辨串较低．为提高时-频分辨率,本文将小波变换理论用于乌鲁木齐台记录的地震与核爆事件的分析,并提出了识别核爆和天然地震的小波包分量比判据．通过对加拿大黄刀地震台记录的印度地下核爆的分析,进一步验证了小波包分量比判据对核爆和地震的识别具有较高的识别效率．结果表明：对于地震信号,其小波包分量比U03/U1一般都大于1.0,而对于核爆信号,比值U03／U13一般都小于1.0.     

基于物理小波的频谱分解方法及应用研究

在地震资料频谱分解中,采用匹配地震子波的物理小波,依据地震信号的特征,用振幅、能量衰减率、能量延迟时间及地震子波的中心频率等四类参数构造基本小波,把地震信号分解在小波域,高频分量能够得到精细的刻画.本文以物理小波变换为工具, 给出了该变换中的核函数的选择方法,进而提出了基于物理小波变换的频谱成像方法.我们将此方法用于海上某油田河流相储层的描述,并与常规软件中的小波变换频谱成像结果进行了对比, 结果表明,本文提出的方法更能精细地刻画地质事件.     

改进的IHS变换和小波变换相结合的图像融合

在分析IHS变换时发现,IHS变换中亮度分量的计算是从红绿蓝三种颜色中平均提取三分之一作为总亮度,而人眼对绿色最敏感（占60％）、其次是红色（占30％）、再者是蓝色（占10％）,故本文对亮度分量的计算公式做了修改。在此基础上,提出了一种改进的IHS变换和小波变换相结合的图像融合方法。首先对多光谱图像进行改进的IHS变换,然后利用小波变换分别对1分量和全色高分辨率图像做小波分解,并对小波低频系数基于局部能量进行融合,小波高频系数基于局部方差进行融合,最后进行IHS逆变换,得到融合结果图像。结果表明,本文提出的方法在保持光谱源图像特性方面有优势,也较多地保留了源图像的空间细节信息,融合图像的扭曲程度小。     

层结海洋中小振幅内行进波的演变和破碎

采用高精度的拟谱方法，数值模拟了层结海洋中小振幅内行进波的演变和破碎过程.在演变过程中，导致内波破碎的PSI不稳定机制在共振相互作用中逐渐占据主导地位，能量从初级波向低频、高波数运动缓慢传递并形成一次级波包，随即破碎发生.破碎后产生的层化湍流引起的强烈混合以及湍流间歇性可从总能量和涡度峰度随时间的变化趋势看出.我们分析了层化湍流的一些统计特性，包括动能和有效位能沿垂向波数ky的功率谱.结果表明，动能和有效位能谱都存在一个谱段满足k-3y律，且分别可表示为01N4k-3y和02N4k-3y(N为Brunt Visl频率)，通常称其为浮力子区.另外，我们分析了Cox数(湍流扩散系数与分子扩散系数之比)，在层化湍流维持在一定强度时，计算结果和由海洋内区观测(远离内波强生成源和复杂地形)所推测的结论较为吻合.     

对橄榄石相变形核率的估算

地幔主要矿物橄榄石［(Mg089Fe011)2SiO4］的相变与深源地震的解释以及俯冲带和周围地幔的相互作用相关. 其中，形核率和长大率是刻画其相变动力学的两个重要参数. 因为实验技术的原因，目前人们还没有基于实验数据给出橄榄石的形核率. 本文首先通过对挤碰物理图像的分析，对边界形核情形的相变动力学理论中表征挤碰程度的无量纲参数进行了修正. 在此基础上，根据已有的实验资料，首次对橄榄石相变的形核率进行了估计. 通过对形核率数据的拟合，可以得到形核率参数K0和γ1/3. 得到两个形核率参数的变化范围分别为K0=55×1021～87×1027s-1·m-2·K-1，γ1/3=0～020 J·m-2，最佳拟合值为：K0=69×1024s-1·m-2·K-1，γ1/3=016 J·m-2.     

WAVELET DECONVOLUTION USING A SOURCE SCALING LAW*

We present a new method for the extraction and removal of the source wavelet from the reflection seismogram. In contrast to all other methods currently in use, this one does not demand that there be any mathematically convenient relationship between the phase spectrum of the source wavelet and the phase spectrum of the earth impulse response. Instead, it requires a fundamental change in the field technique such that two different seismograms are now generated from each source-receiver pair: the source and receiver locations stay the same, but the source used to generate one seismogram is a scaled version of the source used to generate the other. A scaling law provides the relationship between the two source signatures and permits the earth impulse response to be extracted from the seismograms without any of the usual assumptions about phase. We derive the scaling law for point sources in an homogeneous isotropic medium. Next, we describe a method for the solution of the set of three simultaneous equations and test it rigorously using a variety of synthetic data and two types of synthetic source waveform: damped sine waves and non-minimum-phase air gun waveforms. Finally we demonstrate that this method is stable in the presence of noise.     

Application of the continuous wavelet transform on seismic data for mapping of channel deposits and gas detection at the CO2SINK site, Ketzin, Germany

Conventional seismic data are band limited and therefore, provide limited geological information. Every method that can push the limits is desirable for seismic data analysis. Recently, time‐frequency decomposition methods are being used to quickly extract geological information from seismic data and, especially, for revealing frequency‐dependent amplitude anomalies. Higher frequency resolution at lower frequencies and higher temporal resolution at higher frequencies are the objectives for different time‐frequency decomposition methods. Continuous wavelet transform techniques, which are the same as narrow‐band spectral analysis methods, provide frequency spectra with high temporal resolution without the windowing process associated with other techniques. Therefore, this technique can be used for analysing geological information associated with low and high frequencies that normally cannot be observed in conventional seismic data. In particular, the continuous wavelet transform is being used to detect thin sand bodies and also as a direct hydrocarbon indicator. This paper presents an application of the continuous wavelet transform method for the mapping of potential channel deposits, as well as remnant natural gas detection by mapping low‐frequency anomalies associated with the gas. The study was carried out at the experimental CO₂ storage site at Ketzin, Germany (CO₂SINK). Given that reservoir heterogeneity and faulting will have significant impact on the movement and storage of the injected CO₂, our results are encouraging for monitoring the migration of CO₂ at the site. Our study confirms the efficiency of the continuous wavelet transform decomposition method for the detection of frequency‐dependent anomalies that may be due to gas migration during and after the injection phase and in this way, it can be used for real‐time monitoring of the injected CO₂ from both surface and borehole seismics.     

山东沿海及近海地震分形分析

从地震产生的构造机制着手,在分析山东沿海及近海地区断裂发育特征基础上,对该地区公元前70年以来发生的破坏性地震进行了统计分析.进而运用非线性理论计算出了该地区M≥5级和M≥6级地震的时间分数维,论述了地震时间分数维与构造活动的内在联系,探讨了依此进行地震预报的原理及可行性.     

应用小波变换提取张北地震的震磁效应

以1998年1月10日的张北地震为例，应用小波变换及傅里叶分析，分析震中附近的6个地磁台站在地震前后共6个月的地磁场三分量分钟值采样数据.发现各个地磁台站记录的地磁场Z分量在张北地震前三个月内出现不同程度的异常现象，这种现象的出现频率随着离发震时间越近而越来越高，出现的地点由南向北迁移.地磁场H和D分量没有此类异常出现.用这6个地磁台出现异常时同一频率所对应的振幅值绘出等值曲线，得到的图形是稳定的四象限分布，震中基本上位于0～3nT的等值线上.结果表明小波分析是提取地震磁效应的有效工具，同时也证实了地震磁效应的客观存在.     

重复绝对重力测量观测的滇西地区和拉萨点的重力变化及其意义

根据近年来在滇西地区和西藏拉萨绝对重力点上的一些新的绝对重力重复观测结果 ,对1990年以来在这些点上绝对重力重复观测结果进行了分析. 滇西地区的5个绝对重力观测 点的近10年的重复观测结果表明,大部分观测时段没有出现与地球动力学事件有关的重力变 化,只有丽江和洱源2个绝对重力观测点的观测结果显示丽江地震前后有变化. 为了研究该 重力变化的原因,本文正演模拟了出现重力变化期间丽江地震同震位错引起的重力变化,模 拟结果与实际观测结果有较好的一致性. 西藏拉萨近10年以来的重复观测结果给出了拉萨点 的绝对重力值以-1.82±0.9×10-8m·s-2·a-1速率下降,这从重力学 的角度反映出青藏高原的隆升. 对拉萨点的重力变化机制进行了探讨,根据印度板块与欧亚 大陆俯冲模型计算的拉萨点重力变化速率与观测到的重力变化速率较一致,表明现今拉萨地 区重力变化是由于印度板块与欧亚大陆俯冲所引起. 根据印度板块向欧亚大陆俯冲的位错模 型计算的拉萨点的重力变化与地表垂直位移的关系,将重力变化转换为拉萨点的隆升速率为 8.7mm/a.      

Seismic buffer recognition using wavelet-based features and neural classification

One of the first operations in a seismic signal processing system applied to earthquake data is to distinguish between valid and invalid records. Since valid signals are characterized by a combination of their time and frequency properties, wavelets are natural candidates for describing seismic features in a compact way. This paper develops a seismic buffer pattern recognition technique, comprising wavelet-based feature extraction, feature selection based on the mutual information criterion, and neural classification based on feedforward networks. The ability of the wavelet transform to capture discriminating information from seismic data in a small number of features is compared with alternative feature reduction techniques, including statistical moments. Three different variations of the wavelet transform are used to extract features: the discrete wavelet transform, the single wavelet transform and the continuous wavelet transform. The mutual information criterion is employed to select a relatively small set of wavelets from the time–frequency grid. Firstly, it is determined whether wavelets can capture more informative data in an equal number of features compared with other features derived from raw data. Secondly, wavelet-based features are compared with features selected based on prior knowledge of class differences. Thirdly, a technique is developed to optimize wavelet features as part of the neural network training process, by using the wavelet neural network architecture. The automated classification techniques developed in this paper are shown to perform similarly to human operators trained for this function. Wavelet-based techniques are found to be useful, both for preprocessing of the raw data and for extracting features from the data. It is demonstrated that the definition of wavelet features can be optimized using the classification wavelet network architecture.