内蒙古地震台网近震震级与面波震级间转换关系研究

利用内蒙古及周边2008~2015年11月116次M_L≥3.8地震资料,重新测定近震震级M_L、面波震级M_S,基于1范数线性回归(SR1和SR2)和2范数正交回归(OR)方法建立M_L与M_S间的转换关系。同时,对每个点采用高斯随机扰动后发现,高斯扰动前后近震震级与面波震级间的转换关系变化不大。结果显示,正交回归方法(OR)得到的曲线,均方根误差最小,为最佳拟合曲线,转换关系式为M_(S,内蒙)=0.96M_L-0.10。郭履灿震级转换关系M_S=1.13M_L-1.08与本文得到的转换关系存在明显系统偏差,这可能是由于区域构造特征差异所致。M_(S,内蒙)值明显大于M_(S,经验)值,平均差值为0.23,建议使用重新矫正的M_L与M_S转换关系式,M_(S,经验)与M_(S,内蒙)差值数量分布情况显示,差值为0.2~0.3的地震数量最多。     

慢度平方三角网格立体层析反演方法

三角剖分模型是一种稀疏的模型描述方式.在慢度平方三角剖分模型中,界面可以得到自然的描述,射线追踪在一个三角块内存在解析解.基于慢度平方三角剖分模型下的射线扰动理论,实现了立体层析数据空间对慢度平方三角剖分模型要求的所有模型分量的偏导数求取.相比常规的B样条或者大网格模型描述方式,慢度平方三角剖分模型下的立体层析FRECHET导数矩阵规模被大幅压缩,求解精度得到良好保证的同时计算成本得到大幅降低.理论数据算例证实了上述观点.     

Automatic extraction of geometrical characteristics hidden in ground‐penetrating radar sectional images using simultaneous perturbation artificial bee colony algorithm

Ground‐penetrating radar is one of the most effective methods of detecting shallow buried objects. Ground‐penetrating radar radargram is a vertical map of the radar pulse reflections that returns from subsurface objects, and in the case of cylindrical objects, it would be a hyperbola. In order to get clear and accurate information on the presence, location, and geometry of the buried objects, the radargrams need to be interpreted. Interpretation of the results is a time‐consuming task and needs an expert with vast knowledge. Development of an automatic interpretation method of B‐scan ground‐penetrating radar images would be an effective and efficient solution to this problem. A novel automatic interpretation method of ground‐penetrating radar images, based on simultaneous perturbation artificial bee colony algorithm using tournament selection strategy, simultaneous perturbation stochastic approximation method, and new search equations, is introduced in this paper. The proposed algorithm is used to extract geometrical parameters, i.e. depth, location, and radius, of buried cylindrical objects in order to assess its accuracy. Synthetic data, simulated using GprMax2D forward modelling program, and real data, surveyed in the campus of Isfahan University of Technology, are used in the assessment. The performance of the proposed method in detecting synthetic hyperbolas is compared with that of the original artificial bee colony algorithm, genetic algorithm, and modified Hough transform. The results show superiority of the proposed algorithm, in detecting synthetic hyperbolas. Furthermore, the performance of the proposed method in estimating depth and radius of pipes in real ground‐penetrating radar images is compared with that of the modified Hough transform. The results indicate higher accuracy of the proposed method in estimating geometrical parameters of the buried cylindrical objects.     

地-气耦合气候动力系统的解析研究

ENSO事件是影响全球气候表象大尺度的海洋-大气耦合系统,其规律和预防的研究,为当前国际学术界关注的对象。非线性摄动理论和方法在国际学术界研究中是十分热门的。许多学者做了一类常微分方程非线性奇摄动边值问题, 反应扩散问题, 椭圆型边值问题,双曲型初始边值问题,非线性方程奇摄动问题的冲击层解等。文章讨论一类大气物理中海-气现象的ENSO模型,在一定条件下,利用摄动理论和方法较简捷得到相应非线性问题解组的任意次近似的渐近展开式。     

面向井周高陡构造的VSP地震干涉成像方法研究

随着我国油气勘探的不断深入,复杂高陡构造区越来越成为当今油气勘探的重点,现有成像方法无法满足井周高陡构造的成像需求。针对井中高陡构造,地震干涉法基于源检互易定理,对不同检波点处VSP资料进行相关/褶积处理,重构虚拟震源数据,得到以某一检波点为虚拟震源,另一检波点处接收到的虚拟SWP地震记录。根据地震干涉原理,将VSP资料的不同波场成分进行分离,并对不同波场成分进行数学运算来生成干涉道集。通过地震干涉法能够使虚拟观测系统更靠近目标区域,提高对高陡界面的成像分辨率,实现面向井周高陡构造的高精度成像。笔者等先是对地震干涉原理进行理论推导,基于扰动理论对VSP干涉道集的波场成分进行分析,验证了不同波场成分在地震干涉中的作用及虚假同相轴产生原因。引入窗函数滤波器,对远离虚拟源和虚拟检波器的记录进行衰减,压制干涉过程中生成的虚假同相轴。最后利用干涉成像条件对处理后的地震资料进行成像,并用盐丘模型进行数值试算,得到其高精度成像结果。     

DCM模拟中基于OPSA方法的参数敏感性分析

深层叶绿素最大值(deep chlorophyll maximum,DCM)现象是海洋与湖泊中普遍存在的生态现象。对其进行数值模拟时,参数不确定性是导致模拟结果出现误差的重要原因。基于一个经典海洋生态模式(nutrients-phytoplankton model,NP),本文通过最优参数敏感性分析(optimization parameter sensitivity analysis,OPSA)方法探讨了模式参数不确定性对DCM模拟的影响。研究表明,背景场浑浊度、垂向湍流扩散系数、浮游植物营养盐含量和硝酸盐再循环系数为模式中的敏感参数,它们的扰动将导致DCM模拟发生显著改变。进一步,设计观测系统模拟试验评估了消除敏感参数误差DCM模拟的改进程度。结果显示,去除4个敏感参数误差DCM模拟平均改进了56.83%,约是去除不敏感参数误差平均改进程度(4.51%)的13倍。而且,去除敏感参数误差模拟改进的稳定性更好,变异系数仅为9.44%,去除不敏感参数误差模拟改进的变异系数达到了14.76%,稳定性较差。据此,可优先发展与敏感参数直接相关的动力过程参数化方案,或在有限的观测资源下优先对敏感参数展开目标观测,进而为提高DCM模拟与预测提供科学指导。     

应力扰动对断层摩擦声发射活动影响的实验研究

利用中尺度岩石摩擦实验开展了应力扰动对断层摩擦滑动过程中声发射活动影响的实验研究,据此讨论同震应力变化引起的小震活动特征及其预测意义.实验结果表明方波状应力扰动对粘滑失稳前的声发射活动有明显影响,即触发了一些声发射事件,使得粘滑发生前声发射活动增强并使出现的时间提前.这种影响随平均正应力的提高和扰动振幅的增大而增强,其...     

基于微扰法的改进一维分形模型分层海面电磁散射研究

运用微扰法研究了平面波入射分层介质粗糙面的电磁散射,采用改进的一维分形海面模型模拟实际的分层海面,推导出了平面波入射时的散射系数计算公式。通过数值计算得到了HH极化双站散射系数随散射角的变化曲线,讨论了中间介质介电常数和厚度、摩擦风速和入射波频率对双站散射系数的影响,得到改进的一维分形分层海面散射系数的基本特征、分区特征和随频率变化的特征,结果表明散射系数近似具有"量子化"特征。这些结果在诸如海洋遥感、无线电传播与通信、粗糙面重构等方面中有着广泛的应用。     

海底管线表面压力分布的理论分析

为了获取海底管线表面压力变化特征,基于固体边界层基本方程,利用摄动方法推导了管线表面压力分布解析式,并利用物理模型试验数据对理论公式进行了检验。经对公式系数做出适当调整,压力系数的计算公式能反映出边界层分离点前后的分布规律。     

云微物理方案参数扰动对华北“7.20”暴雨的 集合预报试验

基于WRF v4.0模式,选择Lin方案降水粒子(雨、雪和霰)谱截断参数和霰密度,在对流尺度下对"7.20"华北特大暴雨进行参数扰动集合预报试验。按照参数序列依次设置单/双/多截断参数组合、四参数组合和霰参数组合,对比分析其对降水和大气变量的预报技巧,及扰动影响的敏感性。结果表明,四参数组合明显降低了大暴雨空报概率,有效提升了500~925 hPa经向风和近地面温度场的离散度技巧;随组合中参数的增多,扰动对预报的整体影响依次增强,多截断参数组合对中低层水汽场和近地面温度的预报技巧均有所改善;其他组合存在离散度/降水预报负技巧等问题,四参数和多截断参数组合是更好的对流尺度云微物理方案参数扰动选择。