基于强震动台阵记录的震源破裂长度实时估测方法

本文提出一种通过小孔径台阵波束形成技术快速估测震源破裂长度的方法,同时提出了调整各台站相位的方法,即在每个台站的延时无法确定的情况下,近似地得到每个台站之间相位差的方法。在此基础上,利用自贡强震动观测台阵在汶川地震中得到的主震地震动记录进行了破裂长度的离线快速估测。结果表明,该方法的时效性较好,在地震动加速度峰值到来前约10 s时,便得到了断层破裂长度（约120 km）和相应破裂走向的估测结果,虽然此时的估测结果与最终估测结果（约230 km）有较大的偏差,但从实现快速地震预警的角度来看,还是有较好的实际意义。通过与前人的研究结果进行对比,结果显示该方法低估了东北方向的破裂长度,于是探讨了该现象产生的原因及可能的解决方案。最后对这种算法的计算速度进行了测试分析,结果表明通过并行计算该方法能够满足实时断层破裂长度估测的要求。      

地震数据采集器非线性指标测试方法及其影响分析

为了分析总谐波失真度和互调失真度这两个非线性指标的测试方法、输入信号幅值等变化对其测试结果的影响,本文从总谐波失真信号、互调失真信号的产生原理出发,详细地给出了两种指标的测试方法、数据处理方法及相关影响分析,并通过实际应用中不同类型的输入信号进行了总谐波失真度和互调失真度试验。测试结果表明:信号模式和信号幅值对总谐波失真度的影响显著;输入信号幅值对互调失真度的影响较大;输入信号的频率变化对两指标的测试结果无影响。本研究进一步细化了地震数据采集器性能指标的标准化测试方法,该方法可广泛应用于地震数据采集器的非线性指标测试。      

Housner谱烈度的一种快速近似算法

Housner谱烈度及修正谱烈度作为基于加速度记录时程直接得到的地震动强度参数,与建筑结构破坏及地震宏观烈度存在较高的相关性,是可靠的地震仪器烈度物理参数指标。然而,相对于地面加速度峰值、地面速度峰值等地震动峰值参数,三分量加速度记录对应的谱烈度计算过程较为复杂,耗时相对较长,影响了利用谱烈度确定地震仪器烈度的时效性。基于对强震动加速度记录的统计分析,本文提出了谱烈度的快速近似算法,仅计算4个方向上的谱烈度值,采用其中3点作圆即可获得水平面内谱烈度迹线的近似最大值,使计算速度提高了45倍,且保持了谱烈度作为地震仪器烈度物理指标的精度。利用在汶川M_S 8.0地震等386次M_S > 3.0地震中获取的2701组强震动加速度记录,经可靠性检验,结果表明所提出的Housner谱烈度快速近似算法的计算误差在±4.5%以内,可以同时满足地震仪器烈度速报的可靠性和时效性需求。     

2018年2月6日花莲M_W6.4地震近场地震动方向性效应

利用中国台湾省内222个强震动台站以及Palert地震预警系统520个台站所观测的三分量加速度记录,研究此次花莲M_W6.4地震近场强地震动空间分布和衰减特征,将观测结果与美国NGA-West2地震动经验预测模型进行对比,揭示此次台湾花莲地震近场地震动的长周期特点,基于回归残差分析研究地震动峰值加速度(PGA)、峰值速度(PGV)和不同周期地震动的空间分布差异,定量考察近场地震动的方向性效应.研究结果表明:(1)整体上此次地震的近场PGV观测值和周期1.0s以上的长周期加速度谱值与美国NGA-West2地震动预测模型结果接近,PGA观测值和周期小于1.0s的加速度反应谱略低于预测模型结果.从空间分布来看,周期1.0s以上的长周期地震动在断层的不同方位有系统性差异,在破裂传播前方(震中西南方位),周期大于1.0s时的反应谱明显高于美国NGA-West2地震动经验预测模型,在破裂传播后方(震中东北方位),周期大于1.0s时的反应谱低于经验预测模型,表明此次地震近场地震动具有显著的方向性效应.(2)破裂传播的方向性效应主要影响周期超过1.0s的长周期,而对PGA以及周期小于1.0s的短周期地震动影响较弱.在破裂传播前方,周期1.0～10.0s的加速度反应谱值被增强到整体观测平均水平的1.16～1.52倍;在破裂传播后方,周期1.0～10.0s的加速度反应谱值被减弱到整体观测平均水平的0.36～0.70倍.(3)此次地震破裂方向性效应的影响表现出明显的窄带效应,破裂方向性的影响(包括破裂传播前方的增强作用和破裂传播后方的减弱作用)在周期T=3.0s时达到最大,在该周期破裂传播前方的增强系数为1.52,破裂传播后方的减弱系数为0.36.从周期T=3.0s到10.0s,破裂方向性效应的影响随周期增大总体上呈减弱趋势,这与2016年日本熊本M_W7.0地震破裂方向性效应的影响特点显著不同.     

甚宽频带地震计自噪声测试方法对比

在河北红山巨厚沉积与地震灾害国家野外科学观测研究站,对JS-120型甚宽频带地震计采用2台和3台地震计同址比测法进行同址比测。选取连续600小时观测数据样本,基于分频带概率统计法,提取自噪声优势概率典型值,分析测试结果差异。结果表明,3台法可通过互功率谱之比校正地震计之间传递函数的差异,得到的自噪声水平比2台法更低,结果更加稳定;当比测地震计之间性能存在差异时,自噪声较高的地震计会影响记录的相干性,导致其他地震计自噪声结果偏高;由于安装过程中存在不一致性,在接近二类海洋噪声频段的0.1—1 Hz频带,地震计自噪声功率谱曲线形态发生变化,且2台法表现更明显;在0.04 Hz以下的低频段,地震计自噪声水平较高,与观测背景噪声接近,在进行低噪声科学实验观测场地遴选和背景噪声水平评估时,应考虑低频段地震计自噪声的影响。     

确定场地土层速度结构的改进半波长法

地球物理反演浅地表土层波速剖面通常基于初始速度结构模型,为避免对地勘资料产生较多依赖,充分利用地震和背景噪声等被动源观测记录,快速简便地构建出土层反演的初始模型,本文基于场地土层的频散曲线和水平与竖向谱比提出了一种改进半波长法。该方法首先通过水平与竖向谱比确定场地土层的卓越频率,获取场地覆盖层厚度,确定反演所需的频带范围;其次,利用瑞雷波相速度对剪切波速的偏导数随土层深度的变化规律反演出场地的初始速度结构,并结合工程场地勘探中的半波长法,对常见的三类典型土层模型和日本Kushiro场地实测模型进行了实例分析;最后,将反演得到的速度结构与理论或实测速度结构进行误差对比分析。结果表明:改进半波长法获得的初始速度结构相对于理论或实测速度结构的最大误差不超过35%,可为利用地球物理方法反演工程场地波速剖面构造一个较小的搜索模型空间,进而提高反演计算的速度和结果的可靠性。      

磷化氢在海水中的转化及其影响因素研究

通过室内模拟实验,研究了磷化氢在海水中的转化过程,分析了光照条件、氧化条件、通入方式等环境因子对磷化氢转化的影响。结果表明,在日光照射条件下,磷化氢在海水中可部分转化为磷酸盐,但转化率相对较低,转化过程复杂;环境因子在磷化氢转化过程中起重要作用,日光照射、紫外光照射、氧化条件等均能促进海水中磷化氢向磷酸盐和总磷的转化,在紫外光照射条件下检测到磷化氢向磷酸盐的最大转化率为66.6%。本研究对探索磷化氢在海洋环境生物地球化学循环中的作用具有重要意义。     

结合脉冲耦合神经网络的自适应全色锐化算法

针对传统全色锐化算法大多采用规则区域注入空间细节，而造成融合图像出现一定光谱失真和细节损失的问题。该文提出一种自适应脉冲耦合神经网络(PCNN)全色锐化算法，该算法利用混合蛙跳算法(SFLA)自适应优化PCNN迭代参数，使PCNN每次迭代均按照最小交叉熵原则进行非规则聚类分割，对获取的非规则区域自适应注入高分全色图像细节信息，以获得细节和光谱信息保持更好的融合图像。通过WorldView-2和高分一号高分辨率遥感数据集对比实验，结果表明，该自适应参数PCNN全色锐化算法在多个空间细节和光谱信息评价指标上均优于其他全色锐化算法。