曲靖非相干散射雷达功率剖面的初步观测与分析

介绍了非相干散射雷达功率剖面与电离层电子密度剖面之间的关系,给出了曲靖非相干散射雷达功率剖面的一些观测结果,结合电离层垂直探测数据,初步介绍了曲靖非相干散射雷达在夜间电离层波状扰动、低纬电离层异常区北驼峰位置、电离层电子密度日落增强和暴时变化等观测研究中的应用.本文结果丰富了对我国曲靖地区电离层空间天气特性的认识,显示了该雷达在我国低纬电离层空间天气观测研究中的良好应用前景.     

日食引起的电离层E区不稳定

本文给出了1980年2月16日日全食的高频多卜勒观测结果,发现掩食阶段电离层E区出现三次明显的扰动,生光以后出现两次扰动。利用当时太阳活动区离化源的变化可以解释扰动的主要特征。表明太阳活动区的急剧变化与电离层E区的短期扰动存在很好的对应关系,也就是说,活动区的急剧变化是引起E区不稳定的重要原因之一。     

日食引起的电离层E区不稳定

本文给出了1980年2月16日日全食的高频多卜勒观测结果,发现掩食阶段电离层E区出现三次明显的扰动,生光以后出现两次扰动。利用当时太阳活动区离化源的变化可以解释扰动的主要特征。表明太阳活动区的急剧变化与电离层E区的短期扰动存在很好的对应关系,也就是说,活动区的急剧变化是引起E区不稳定的重要原因之一。     

基于三亚VHF雷达的场向不规则体观测研究: 1.电离层E区连续性回波

基于三亚(109.6°E,18.4°N)VHF电离层相干散射雷达观测,分析了我国低纬电离层E区场向不规则结构连续性回波的发生特征.研究结果表明:白天,E区连续性回波的多普勒速度范围为-50至25 m/s,多普勒宽度主要分布在20至70 m/s;连续性回波的高度大约以1 km/h的速度缓慢下降,与偶发E层(Es)底部所在高度(hbEs)有很好的相关性,表明在背景电场影响下,Es经梯度漂移不稳定性产生场向不规则结构,引起E区连续性回波.夜间,E区连续性回波的多普勒速度范围为-50至 50 m/s,多普勒宽度为20至110 m/s,回波在时间-高度-强度图上常呈现多层结构,可能与潮汐引起的多个离子层相关;而E区连续性回波的短暂中断,以及120 km以上高E区连续性回波的发生,则可能归因于赤道扩展F极化电场的影响.此外,对E区连续性回波多普勒速度与全天空流星雷达风场观测的比较发现,在100 km以下,多普勒速度与子午风场有很好的相关性.     

基于三亚VHF雷达的场向不规则体观测研究:2.东亚低纬电离层E区准周期回波

中低纬电离层E区不规则体准周期雷达回波现象,在地球不同经度区被观测到并开展了有关研究.本文利用三亚(109.6°E,18.4°N)VHF相干散射雷达2011年2月6日的观测,第一次给出了中国低纬电离层E区准周期回波的发生和变化特征.观测结果表明:准周期回波发生在地方时夜间2100—2200LT的110km高度上,与连续性回波可同时发生;准周期回波斜纹在雷达探测的高度-时间-强度(HTI)图上可延伸5～20km,持续时间为5～15min,回波斜纹高度随时间以20～30m/s下降,斜纹在HTI图上彼此间隔10km和10min左右.此外,雷达回波多普勒谱和雷达干涉分析显示不同高度准周期回波的多普勒速度随高度-时间表现出不同的变化趋势,与回波条纹斜率无明显联系,不同高度准周期回波对应的不规则体在东西方向也表现出截然不同的运动特征.分析结果表明,三亚电离层E区准周期回波的发生可能并不是由散块Es随着中性风周期性的经过雷达探测区域所致,而可能和Es中的扰动结构相关.     

基于中国中东部多站流星雷达的二维风场观测研究

全天空流星雷达广泛应用于中间层-低热层大气水平风场的观测,为研究该区域大气风场的变化特征提供了重要数据支持.目前流星雷达主要采用单站观测模式,没有水平分辨率,并且只能探测流星区域的大气平均水平风场.为了得到更加丰富且精准的中间层-低热层大气风场信息,本研究介绍了建设在中国安徽地区的多站流星雷达系统,该系统包括安装在蒙城（33.36°N, 116.49°E）的一台单站流星雷达和长丰（31.98°N, 117.22°E）的一台远程接收机,两地直线距离约为167km.相比于单站流星雷达,多站流星雷达系统探测到的前向散射流星数目增加了约70%,并且一般可以提供400 km×400km以上的水平观测区域.除此之外,多站流星雷达系统还可以提供更加丰富的流星观测角度.新多站系统可以实现中间层-低热层大气二维水平风场的观测,在获取平均水平风场以及风场水平梯度的同时,还可以估计水平风场的散度、相对涡度和拉伸、剪切形变信息.多站流星雷达能够提供更多的水平风场参数,对进一步研究中间层-低热层区域的大气动力学过程具有重要意义.不仅如此,未来即将建成的多站流星雷达观测网将会实现中国中东部地区上空的中间层-低热层...     

雷暴云准静电场对夜间电离层D区的影响

模型，计算了雷暴云电荷突然对地放电后QE场大小 在0～90km高度上的分布. 对200C的正电荷对地放电后的计算表明，在放电1ms后，在65～78km的区域内，QE场大于大气的雪崩电场，而0.5s后，该电场迅速衰减到很低的水平. 在电 离层高度上，由于电子的热化时标和电离时标极短，在QE场的作用下，夜间局部低电离层会 有比较大的响应. 对Boltzmann方程数值求解的结果表明，在某些高度上，电子分布函数有 明显的高能尾巴；在63～83km的高度上，电子平均能量为3eV＜ε＜6eV；计算的电子数 密度 的峰值扰动表明，在65～78km的高度上，电子的数密度增加，最大的电离峰值约在74km处， 大约增加了3个数量级，比电磁脉冲（EMP）的电离效果大得多.     

西太平洋下D"区的剪切波各向异性

利用来自汤加—斐济及周边地区发生的47次地震并由中国地震台网中心和IRIS台站记录到的数据,与来自东亚北部及北太平洋地区发生的26次地震并由IRIS台站记录到的数据, 使用ScS-S相对走时分析方法研究了西太平洋下D区的剪切波各向异性, 得到了核幔边界反射点上ScS波径向分量和横向分量的分裂时间, 并计算了D区的地震波各向异性强度. 发现ScS波通过西太平洋下D区时普遍呈现出径向分量走时大于横向分量走时的模式. ScS波的分裂时间值为-0.91~3.21s, 平均值为1.1 s; 各向异性强度值为-0.45%~1.56%, 平均值为0.52%. 观测和分析结果表明, 西太平洋下D区水平流应占支配地位,各向异性结构主要是具有垂直对称轴的横向各向同性介质. 形成这种结构的可能原因是地幔底部水平流导致的核幔边界反应产物或部分熔融物质的形状优选方向, 或下地幔物质的晶格优选方向.      

基于三亚VHF雷达的场向不规则体观测研究:4.太阳活动低年夏季F区回波

太阳活动低年夏季,低纬电离层F区场向不规则体表现出与太阳活动高年和其他季节明显不同的特征.本文利用我国三亚站(18.4°N,109.6°E,地磁倾角纬度dip latitude 12.8°N)VHF雷达、电离层测高仪、GPS闪烁监测仪和美国C/NOFS卫星观测数据,研究了太阳活动低年夏季我国低纬电离层F区场向不规则体的基本特征.分析发现无论磁静日还是磁扰日,夏季电离层F区不规则体回波主要出现于地方时午夜以后,回波出现的时间较短,高度范围较小,伴随着扩展F出现,但没有同时段的L波段电离层闪烁.太阳活动低年夏季午夜后的低纬电离层F区不规则体回波,可能并不总是与赤道等离子体泡沿磁力线向低纬地区的延伸相关,而可能由本地Es等扰动过程引起.     

基于三亚VHF雷达的场向不规则体观测研究：4.太阳活动低年夏季F区回波

太阳活动低年夏季,低纬电离层F区场向不规则体表现出与太阳活动高年和其他季节明显不同的特征.本文利用我国三亚站（18.4°N,109.6°E,地磁倾角纬度dip latitude 12.8°N）VHF雷达、电离层测高仪、GPS闪烁监测仪和美国C/NOFS卫星观测数据,研究了太阳活动低年夏季我国低纬电离层F区场向不规则体的基本特征.分析发现无论磁静日还是磁扰日,夏季电离层F区不规则体回波主要出现于地方时午夜以后,回波出现的时间较短,高度范围较小,伴随着扩展F出现,但没有同时段的L波段电离层闪烁.太阳活动低年夏季午夜后的低纬电离层F区不规则体回波,可能并不总是与赤道等离子体泡沿磁力线向低纬地区的延伸相关,而可能由本地Es等扰动过程引起.     

曲靖非相干散射雷达电离层F区日间电子温度变化特征初步分析

利用曲靖非相干散射雷达2017—2018年春夏季观测数据首次分析了电离层日间150～450km电子温度的地方时与高度变化特征及其与电子密度的相关性.发现hmF2及以上的电子温度在日出日落时具有两个峰值,在11∶00—16∶00LT之间变化较小,高度越高午后上升的时间越早;从150km开始迅速增加,在约220km达到最大值,然后开始降低,在约300～350km达到最小值,最后单调上升;200km以下电子温度与电子密度成正相关(主要由热传导控制),200～450km之间存在明显的反相关(光电离过程占主导),电子-离子温度差与电子密度对数之间存在近似线性关系,电子温度逐日变化与光电离因子的变化趋势相似,这种相关性在中午与午后更明显;以上结果与其他非相干散射雷达观测和电离层模型计算结果基本一致,但也存在一些差别,需要结合更多数据深入分析.     

Gully morphological characteristics in the loess hilly‐gully region based on 3D laser scanning technique

Gully morphology characteristics can be used effectively to describe the status of gully development. The Chabagou watershed, located in the hilly‐gully region of the Loess Plateau in China, was selected to investigate gully morphological characteristics using a 3D laser scanning technique (LIDAR). Thirty‐one representative gullies located at different watershed locations and gully orders were chosen to quantitatively describe gully morphology and establish empirical equations for estimating gully volume based on gully length and gully surface area. Images and point cloud data for the 31 gullies were collected, and digital elevation models (DEMs) with 10‐cm resolution were generated. ArcGIS 10.1 was then used to extract fundamental gully morphological parameters covering gully length (L), gully width (W_T) and gully depth (D), and some derivative morphological parameters, including gully head curvature (C), gully width–depth ratio (w/d), gully bottom‐to‐top width ratio (W_B/W_T), gully surface area (A_g) and gully volume (V_g). The results indicated that gullies in the upper watershed and the second order were more developed based on their high values of gully head curvature. The potential for gully development increased from the second order to the fourth order. Within the same gully orders, gullies in the lower watershed were more active with more development potential. A method for differentiating between gully head and gully sidewalls based on the gully head curvature value was proposed with a mean relative error of 8.77%. U‐shaped cross‐sections were widely distributed in the upper watershed and upper positions of a gully, while V‐shaped cross‐sections were widely distributed in the lower watershed and lower positions of a gully. V–L and V–A_g empirical equations with acceptable accuracy were established and can be used to estimate gully erosion in the Loess hilly‐gully region. Copyright © 2017 John Wiley & Sons, Ltd.     

兰州至玛曲地区地应力测量与现今构造应力场特征研究

兰州—玛曲地区是印度板块北东向推挤引起青藏块体强烈变形的前缘区,该区的现今构造应力场研究对研究大陆动力学问题具有重要意义.本文给出了兰州—玛曲地区不同地点的现今地应力实测值的大小和方向.测量方法采用压磁应力解除法,测点分别布置在阿姨山、大水、尕海、玛艾以及清水.为系统研究本区及邻近地区现今构造应力场特征,对已有应力实测数据进行了整理分析.研究结果表明,本区及邻区几十米浅表部应力与其他地区相比,属于中等大小量值;应力随深度增加而加大,但在不同构造单元,应力增加梯度有所不同;最大水平主应力方向总体上为北东向,不同构造单元上方向有所不同,鄂尔多斯地块最大水平主应力方向为近东西向,河西走廊带最大水平主应力方向在北北西—北东方向内变化,祁连山东南端最大水平主应力方向变化较大,西秦岭地块是现今地应力的一个过渡带,最大水平主应力方向由北侧的NE向逐渐转变为中部的EW向和南侧的SEE向.本文给出的结果与由GPS观测给出的该区域应变场分布具有一致性.     

基于Millstone Hill非相干散射雷达观测的电离层电子浓度剖面的经验正交函数分析

本文利用经验正交函数（Empirical Orthogonal Function,简称EOF）方法分析了Millstone Hill非相干散射雷达（Incoherent Scatter Radar,简称ISR）近三个太阳黑子周期（1976年2月～2006年4月）的实测电离层160～700 km的电子浓度剖面资料,并分别用Chapman-α函数拟合了平均电子浓度剖面和带有均值的前三阶EOF级数．结果表明：电子浓度剖面的EOF级数的第一阶项主要控制F2层峰值浓度NmF2,第二阶项同时控制F2层的峰高hmF2和等效标高Hm,第三阶项主要控制等效标高Hm．进一步分析了对应的EOF系数的周日变化、季节变化和太阳活动周期变化,这些变化反映了NmF2,hmF2,Hm的气候学变化规律,例如电离层的冬季异常、半年异常等．EOF方法在级数展开方面收敛速度快,很少数低阶项即能反映电子浓度剖面的主要变化,因此可用于提取出电子浓度剖面的主要分布特征及其周日变化与气候学变化特性,并可用于进一步构建相应的经验模式．     

基于可公度方法的云南地区地震数据分析与预测

基于可公度的方法,对云南地区（22°～29°N,98°～104°E）从1800到2007年间发生的震级在6．7级以上的地震数据进行了分析与预测。在证实该数据具有较强的可公度性的基础上,预测云南地区近期的地震发生时间,获得了较好的结果。因此,将该方法用于地震,水文等数据的处理,对防灾减灾是非常有意义的。     

湖北西部地区小震活动与台湾强震关系研究

简要阐述了湖北西部地区地震活动和台湾地区强震活动特征, 研究了1981年以来湖北西部地区弱震和台湾地区6级以上强震发生的关系。 结果表明, 二个地区地震活动有较好的相关性。 根据这种相关性实现对台湾强震的临震预测, 对应率较高, 预报效能较好。     

The complexity feature of crust-mantle boundary in Zhangbei seismic region and its tectonic implication

The ProP waveform data obtained from a deep seismic sounding profile, which ran through Zhangbei seismic region, were processed by means of both seismic wave complexity coefficient and frequency spectrum analysis methods, and the complexity characteristics of crest-mantle boundary beneath the studied area and its adjacent region were determined. The results show that the place below epicenter can be taken as boundary, the northern side of which is Inner Mongolia axis with small complexity coefficient and the southern side of which is Huai＇an basin with large complexity coefficient. The different spectrum patterns at the two sides of the epicenter were inferred from spectrum analysis. In the epicentral area, there have been multi-period magmatic eruptions since Meso-Cenozoic and craters exist at the surface. From the velocity imaging of middle and upper crust in Zhangbei seismic region it can be found that there are crustal low velocity bodies around the craters and also there are low velocity zones, which went into deep crust. It is suggested that the distinct zones of crust-mantle boundary complexity may be the margin, where the magma had intruded due to magma activity in Meso-Cenozoic. The southern side with large complexity coefficient is deep magmatic activity area and the northern side with small complexity coefficient is stable crust-mantle tectonics. The difference of crust-mantle complexity provides deep background for the development of strong earthquake.     

基于SVD和BRD的二维核磁共振测井正则化反演算法研究

二维核磁共振能从"弛豫-扩散"两个维度上展现流体性质,在识别稠油储层方面具有理论优势,是当前核磁共振测井技术的研究热点.本文深入研究二维核磁共振测井原理,系统分析CPMG-DE脉冲序列测量扩散系数与弛豫时间的方法,结合核磁共振二维谱数理模型,提出一种基于SVD和BRD的正则化反演算法.该算法通过SVD压缩数据,采用带非负约束的Tikhonov正则化方法求解流体"弛豫-扩散"分布,并基于BRD算法迭代确定最佳正则化因子.模拟实验与数值分析表明,该算法无需先验信息、运算效率高、相对误差小,在原始数据信噪比低至50时,仍可有效获取流体(T2,D)二维分布.在二维核磁共振测井数据实时解释应用中,该方法较传统反演算法(如TSVD)具有较大优势.同时,在自主研发的核磁共振测井仪测量CuSO4溶液(T2,D)分布的实验显示,本文设计算法对弛豫时间和扩散系数的反演误差分别仅为2%和4%,较TSVD算法有较大改善.     

异常高压对砂砾岩弹性性质影响的实验机理研究与压力预测新模型——以准噶尔盆地玛湖凹陷北斜坡三叠系为例

准噶尔盆地西北缘玛湖地区二三叠系的砂砾岩中已经发现了多个高效油气藏,勘探实践已经证实该区砂砾岩储层中广泛发育异常高压,尤其是在近生烃中心的斜坡区.正是由于异常高压的存在,玛湖凹陷斜坡区砂砾岩储层的弹性性质呈现出一些特殊的现象与规律.本项研究依据玛湖地区63块样品的岩石物理测试结果、10余口井的实测地层压力资料、常规测井和录井资料,对砂砾岩弹性参数随异常高压的变化规律进行了深入分析.结果表明,玛湖凹陷斜坡区砂砾岩受母岩区矿物成分和异常高压的影响,其弹性特征与Casatgna砂岩线和李庆忠砂岩线表征的常规砂岩储层的弹性特征具有较大差异.与以上两种砂岩相比,具有相同密度的研究区砂砾岩样品纵横波速度较低,异常高压的发育阻碍了岩石的胶结作用是造成速度较低的主要原因.在异常高压发育区岩石样品的胶结程度普遍较差,速度也普遍降低,并且这种现象对纵横波速度的影响规律还存在区别,对横波速度的影响更大.为了定量地研究异常高压对砂砾岩储层纵横波速度变化的影响规律,本文设计了系统的岩石物理实验,分别测量获得固定地层压力以及固定差应力等条件下样品的纵横波速度,从实验上解释了异常高压对玛湖凹陷斜坡区砂砾岩储层弹性性质特殊变化规律的影响机理.为了提高在研究区利用地震资料预测地层压力的精度,本论文总结了不同弹性参数随地层压力和差应力之间的变化规律,改进有效应力系数的计算方法,建立了适合玛湖地区砂砾岩储层的地层压力预测新模型.最后,将新模型成功应用于玛湖凹陷北斜坡M131井区.从预测结果与实测结果的对比来看,在钻井位置,预测的压力系数与实测的压力系数吻合较好.另外,预测的压力系数分布规律也符合玛湖凹陷斜坡区异常高压的形成机理.