随机性细胞自动机的地震模拟的动力学含义

结合随机的能量输入和确定的能量损耗，本文用随机性细胞自动机(CA)进行了地震事件的数字模拟，并对事件进行了能量分维和时间序列的多重分形分析。初步结果表明，大量事件的能量-频次的统计分布可能遵从最经典的Gutenberg—Richter关系．不同的初始能量分布和不同的能量传递准则都对模型的输出产生影响，b值与模型参数的设置密切相关，地震现象本质上的复杂性可能是随机性与确定性的统一体现。     

地震复杂性成因的数值模拟

以最简单的弹簧滑块模型为理论基础,由完全确定性的动力学公式出发,采用细胞自动机技术,研究模拟地震序列时、空、强复杂性的成因。当中公有非线性动力学因素时,模拟序列的时空强特征十分复杂,当引入弹性结构的不均匀性,模拟大事件的空间和强度特征明显受控于断层的不均匀性。由模拟结果推测认为地震的复杂性是由于地球的不均匀性和断层破裂的非线性动力学相互作用而引起的。     

用于地震波场模拟的变网格边长声格固体模型

提出一种新的用于地震波场模拟的变网格边长声格固体模型（Phononiclatticesolidwithvariousgridlength,简称PLSVL模型）．该模型通过改变不同介质中网格的边长来体现介质速度的变化,粒子在所有网格中的运动均保持每一步运行一个网格边长．详细推导了该模型的Boltzmann方程,证明该方程及其散射项的表达式与PLS模型相同,因而从该方程出发,可寻出宏观变量所满足的波动方程．新模型在同种网格内部的传输过程不存在误差,在界面产生的误差不会随时间而积累．本文同时给出了一个理论模型的波场模拟结果．     

用于地震波场模拟的变网格边长声格固体模型

提出一种新的用于地震波场模拟的变网格边长声格固体模型（Phononiclatticesolidwithvariousgridlength,简称PLSVL模型）．该模型通过改变不同介质中网格的边长来体现介质速度的变化,粒子在所有网格中的运动均保持每一步运行一个网格边长．详细推导了该模型的Boltzmann方程,证明该方程及其散射项的表达式与PLS模型相同,因而从该方程出发,可寻出宏观变量所满足的波动方程．新模型在同种网格内部的传输过程不存在误差,在界面产生的误差不会随时间而积累．本文同时给出了一个理论模型的波场模拟结果．     

细胞自动机地震波模拟的并行化算法

采用区域分解的办法对格子气自动机地震波传播模拟的并行化算法进行了研究,提出了两种区域分解算法,并在SGIPowerChallenge并行计算机上进行了实际地质模型中平面波反射地震响应的计算,获得了较高的并行计算效率．     

细胞自动机在地震波传播研究中的应用

本文基于细胞自动机在地震波传播研究中的最近成果,阐述了其基本的研究思路与理论框架,给出了一个计算实例．在此基础上就细胞自动机方法与传统波动方程的衔接关系及复杂介质中地震波正反问题作了讨论,并对研究前景进行展望．     

细胞自动机地震波模拟的并行化算法

采用区域分解的办法对格子气自动机地震波传播模拟的并行化算法进行了研究,提出了两种区域分解算法,并在SGIPowerChallenge并行计算机上进行了实际地质模型中平面波反射地震响应的计算,获得了较高的并行计算效率．     

细胞自动机在地震波传播研究中的应用

本文基于细胞自动机在地震波传播研究中的最近成果，阐述了其基本的研究思路与理论框架，给出了一个计算实例．在此基础上就细胞自动机方法与传统波动方程的衔接关系及复杂介质中地震波正反问题作了讨论，并对研究前景进行展望．     

基于应变率场的全球地震活动特征模拟探索

提出利用全球应变率资料模拟全球地震活动特征的基本思想,并作了初步探索。利用GSRM的全球应变率场结果,初步设计了模拟全球地震活动时空分布特征的细胞自动机模型。该模型把地球考虑为一个自组织的整体系统,制定了细胞自动机的演化规则,获得了模拟的人工地震目录。初步的模拟结果基本反映了全球地震活动的主要分布特征,体现了全球构造活动强弱的主要格局,初步达到了利用GPS等实测资料计算的应变率作为细胞自动机网格状态及其改变量来模拟复杂的全球地震活动特征的实验目的。     

基于应变率场的全球地震活动特征模拟探索

本文提出利用全球应变率资料模拟全球地震活动特征的基本思想, 并作了初步探索。 利用GSRM的全球应变率场结果, 初步设计了模拟全球地震活动时空分布特征的细胞自动机模型。 该模型把地球考虑为一个自组织的整体系统, 制定了细胞自动机的演化规则, 获得了模拟的人工地震目录。 初步的模拟结果基本反映了全球地震活动的主要分布特征, 体现了全球构造活动强弱的主要格局, 初步达到了利用GPS等实测资料计算的应变率作为细胞自动机网格状态及其改变量来模拟复杂的全球地震活动特征的实验目的。     

断层结构非均匀性对地震活动性影响的细胞自动机模拟

基于断层强度分布的非均匀性,构建了由81×81个细胞单元组成的4种不同匀质度及其各自6种不同随机构型共计24个非均匀二维单断层模型样本,并通过设计的细胞自动机模拟程序,在保持其它模拟参数不变的条件下对它们进行了模拟试验．研究结果表明,随着断层结构非匀质度的增加,其宏观变形破坏行为由相对脆性向塑性变化;地震序列类型依次表现出主震型、前震-主震-余震型和震群型;震级分布表现出非均匀性依次减小; 地震发生在时间上表现为一种确定性的随机过程,即小震随机、中强地震丛集和大震准周期的特点．此外,结构几何分布的随机性也对地震序列的特点有较显著的影响,但这种随机差异性随着结构非匀质程度的增加逐渐减小．     

地震照明叠前深度偏移方法综述

对地震照明叠前深度偏移的基本概念、实现方法进行了分类和阐述.地震照明叠前深度偏移是通过对震源和炮记录进行合理的选择和合成,从而进行地震照明成像的一种有效方法.其可以分为平面波偏移和小束波偏移.理论模型的处理效果证明地震照明叠前深度偏移成像技术有很高的计算效率,并且还可以提高地下特定目标的成像质量.     

A cellular automata model of surface water flow

Previous cellular automata models of surface water flow have been constructed to reflect steady, gradually‐varied flow conditions. While these models are extremely important in showing the near‐equilibrium forms that result from the interactions of water and boundary material, highly dynamic forms and processes require models that represent unsteady flow conditions. In order to simulate unsteady flow in a cellular model of surface water flow, the conservation of mass and the Manning's equations are coupled with an algorithm to delay the movement of water from one pixel to the next until the correct timing is reached. This approach yields highly realistic flood wave hydrographs when compared with flood observations in the Walnut Gulch Experiment Watershed. Coupling this unsteady flow model with simple laws of sediment erosion, transport, and deposition should allow event‐based simulations of watershed and river channel geomorphologic change. Copyright © 2007 John Wiley & Sons, Ltd.     

Knowledge discovery for geographical cellular automata

Recently, cellular automata (CA) has been increas-ingly applied to the simulation of geographical phe-nomena, especially urban simulation[1,2]. The re-searches of using CA have been carried out in China with many publications nationally and internation-ally[3―7]. CA can be applied to the simulation of many geographical phenomena, such as diffusion of wild-fire[8], population fluctuation of animals[9], evolution of urban systems and land use[1,2], the formation of idealized urban forms[3,6],…     

Simulation of long‐term soil redistribution by tillage using a cellular automata model

The process of tillage translocation is well studied and can be described adequately by different existing models. Nevertheless, in complex environments with numerous obstacles, such as olive orchards, the application of conventional tillage erosion models is not straightforward. However, such obstacles have important effects on the spatial pattern of soil redistribution and on resulting soil properties. Cellular automata could provide a valuable alternative here. This study aims at developing a cellular automata model for tillage translocation (CATT) that can take into account such obstacles, exploring its possibilities and limitations. Firstly, model outcome was tested on a traditional field with rolling topography, for which caesium‐137 (¹³⁷Cs) inventories are available. The observed spatial soil redistribution patterns could be adequately represented by the CATT model. Secondly, a global sensitivity analysis was performed to explore the effect of input parameter uncertainty on several selected model outputs. The variance‐based extended Fourier Amplitude Sensitivity Test (FAST) method was used to determine first‐ and total‐order sensitivity indices. Tillage depth was identified as the input parameter that determined most of the output variance, followed respectively by tillage direction and speed. The high difference between the total‐ and first‐order sensitivity indices indicated that, in spite of the simple model structure, the model behaves non‐linearly with respect to some of the model output variables. Higher order interactions were especially important for determining the proportion of eroding and deposition cells. Finally, simulations were performed to analyse the model behaviour in complex landscapes, applying it to a field with protruding obstacles (representing olive trees). The model adequately represented some morphological features observed in actual olive orchards, such as mounds around the olive trees. The results show that cellular automata are an appropriate tool to describe long‐term tillage soil redistribution. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.     

青藏地震区地震的迁移

本文研究了青藏地震区地震的迁移，发现Ｍｓ≥６．７地震有自西向东的定向迁移规律，该现象有助于研究中国大陆西部地区所受作用力的方向和预测地震的可能发生地区。     

含流体裂缝介质中地震波场数值模拟

油气勘探开发实践证明,裂缝常常是油气藏存储的空间或运移的通道,因此,裂缝各向异性介质中地震波场的研究越来越倍受关注,国内外很多岩石物理学者、地球物理专家等对裂缝信息的描述提出了很多理论认识与方法技术.本文根据Eshelby-Cheng各向异性裂缝介质模型理论,求取各向异性裂缝介质的弹性参数,并建立Eshelby-Cheng各向异性裂缝介质的波动方程,利用时间错格伪谱法对含流体裂缝介质进行数值模拟,模拟结果表明,采用时间错格伪谱法能有效解决各向异性介质的波场传播,利用时间错格有限差分算子替代普通的差分算子来求解时间导数,利用快速傅氏变换求解空间导数,大大提高了正演模拟的计算精度与计算效率.并且与各向同性介质相比,地震波在含流体裂缝各向异性介质中的传播要复杂得多,各向同性介质层中的波是纯的,其横波不会发生分裂,而在各向异性介质层中,横波将发生分裂.     

兴都库什－贝加尔地震带的地震迁移

应用一种新思路、新方法研究兴都库什－贝加尔地震带内的地震迁移，结果表明，地震沿地震带由南西西向北东东方向定向迁移，平均迁移速度为每年１２９ｋｍ，量级与中国大陆西部地震带（区）的地震迁移速度相当．研究结果为地震动力学和地震预报提供了一定的依据．     

Integration of principal components analysis and cellular automata for spatial decisionmaking and urban simulation

This paper discusses the issues about the correlation of spatial variables during spatial decisionmaking using multicriteria evaluation (MCE) and cellular automata (CA). The correlation of spatial variables can cause the malfunction of MCE. In urban simulation, spatial factors often exhibit a high degree of correlation which is considered as an undesirable property for MCE. This study uses principal components analysis (PCA) to remove data redundancy among a large set of spatial variables and determine ‘ideal points’ for land development. PCA is integrated with cellular automata and geographical information systems (GIS) for the simulation of idealized urban forms for planning purposes.     

天然地震转换波偏移成像方法

当地震波在层状介质中传播,P波通过速度界面时,会产生PP型折射波和PS型折射转换波．本文利用PS转换波与初至P波的到时差,提出一种不需要拾取P波和转换波震相的转换界面偏移成像方法．文中对三种不同的理论模型,在正演计算的基础上,采用了上述方法进行数值计算,计算结果表明,这种方法能够确定转换界面的位置和形态．这一方法的实现将有利于利用天然地震资料研究地球深部结构。