震源参数之间的定量关系

本文根据建立在平均二维破裂模式基础上的地震定标律,导出了地震矩 M0与各常用震级之间（1gM0-MS,ML,mb）,各种震级之间（Ms-ML,Ms-mb,ML-mb）,各震源参数之间（断层长度IgL,断层面积 lgS,平均错距 lgD-Ms,拐角频率 1gfc-ML）的各种常用的关系式.利用这些关系式,由一个震级值就可以估算出一系列震源参数.本文还求出了平均破裂速度 Vr=2.65km/s,总破裂时间 T（s）=0.5L（km）,平均位错速度 D（t）=11.4m/s.用矩震级 Mw 度量地震的大小,有四个优点:（1）地震矩反映了形变规模的大小,因此是度量地震大小的最佳物理量.（2）它是一个绝对力学标度,对任何大小地震都有意义,可测量,且不产生饱和问题.（3）它和我们已熟悉的震级标度可衔接.（4）它是一个均匀的震级标度,适用于宽尺度的地震统计.因此,Mw 是一种值得推广的震级标度.      

地震活动性的层次模型及推导的地震活动经验公式和分维性质

文章从一个简单的地震活动层次模型出发，推导地震活动性中几个经验公式以及地震活动的时、空和震源大小分维性质。研究结果表明：（１）震级和频度关系式即Ｇｕｔｅｎｂｅｒｇ－Ｒｉｃｈｔｅｒ公式中的比例系数ｂ值等于震级和平均震中距关系式中的比例系数ｂ１的２倍，并且ｂ值也等于震级和平均时间间隔关系式中的比例系数ｂ２。（２）平均震中距分维值为２，平均时间间隔分维值为１，震源大小分布的分维值的２ｂ。     

一个能产生分形结构的地震活动性模型

本文提出了一个模拟地震活动性的层次结构模型，它所产生的地震活动性是分形的。根据该模型本文导出了Ｇｕｔｅｎｂｅｒｇ－Ｒｉｃｈｔｅｒ统计关系式，并建立了分维数Ｄ与ｂ值间的定量关系。同时还导出了不同震级地震间的平均震中距公式，该公式表明分形几何学在地震预报中有实际应用价值。     

不同机器学习方法对新型冠状病毒感染与社区获得性肺炎鉴别诊断分析

目的：利用深度学习技术,全自动标注病变的计算机断层扫描（CT）数据,开发准确快速区分新型冠状病毒感染（COVID-19）和其他社区获得性肺炎的人工智能模型。方法：回顾性分析248例COVID-19患者及347例其他肺炎患者的资料,进行COVID-19与其他肺炎分类;在人工智能肺分割提取后将异常的CT图像特征降维,输入几种经典强化机器学习模型、三维卷积神经网络（3D CNN）和注意力多示例学习（Attention-MIL）深层神经网络架构中,模型诊断性能利用受试者工作特性（ROC）曲线、精确召回率（PR）曲线、曲线下面积（AUC）、敏感性、特异性、准确性指标进行评价。结果：在经典机器学习模型中K邻近算法（KNN）具有较好的效果,在外部测试集上的AUC值和平均精度（AP）值分别为0.79和0.89,平衡F分数（F1）值为0.76,准确率为0.75,敏感性为0.76,精确率为0.77;经典的3D CNN在外部测试集上效果良好,AUC值和AP值分别为0.64和0.82,F1值为0.71,准确率为0.78,敏感性为0.66,精确率为0.62;Attention-MIL模型在外部测试集上表现出更好...     

综合半参数核估计和自回归补偿的全球电离层总电子含量预报模型

针对电离层半参数球谐函数模型中窗宽参数选择引起的估计偏差,本文在传统的电离层球谐函数模型中引入半参数核估计和自回归（Autoregressive model,AR）模型,分别用于分离球谐函数模型的系统误差和窗宽参数引起的估计偏差,提出一种全球电离层总电子含量（Total Electron Content,TEC）组合预报模型.首先,利用多项式拟合法剔除球谐系数的趋势项;然后利用频谱分析法提取球谐系数的周期,引入半参数核估计平差模型求解模型参数,建立半参数球谐函数（Semiparametric-Spherical Harmonic,Semi-SH）模型;最后将Semi-SH模型拟合残差用AR模型补偿预报.实验结果表明,组合预报模型相比单一的Semi-SH模型有较大的提升,全球TEC预报值与欧洲定轨中心（Center for Orbit Determination in Europe,CODE）发布的TEC值相比,单天预报残差小于1 TECU、3 TECU和5 TECU占比分别为54.30%、93.40%和98.61%;组合模型滑动预报5天相对精度在低、中、高纬度地区分别提高了2.14%、1.32%和2.32%.

     

一种求解贝叶斯模型平均的新方法

贝叶斯模型平均（Bayesian model averaging,BMA）是最近提出的一种用于多模式集合预报的统计方法.进行贝叶斯模型平均需要准确估算模型集合中每个竞争模型的权重与方差,经常采用的方法是期望最大化（Expectation-Maximization,EM）方法与马尔可夫链蒙特卡洛（Markov Chain Monte Carlo,MCMC）方法,两种方法各有优劣.本文首先对BMA的（对数）似然函数进行改进使之无需BMA权重之和为1的显式约束,并利用一种有限记忆的拟牛顿优化算法（LBFGS-B）对其进行极大化,由此提出了一种求解贝叶斯模型平均的新方法（BMA-BFGS）.采用三个陆面模式进行的土壤湿度多模式数值模拟试验表明：在计算精度方面,BMA-BFGS的精度与MCMC方法几乎一致,优于EM算法;在计算耗时性方面,BMA-BFGS的计算耗时与EM算法相当,远小于MCMC方法.     

武定地震序列剪应力场的时空分布特征

根据陈培善和Ｄuda提出的具有3模型的谱衰减模式,利用云南武定M ＝6.5地震序列的近场数字化记录资料,研究了近场地面运动峰值位移dm、峰值加速度am参数与环境应力t0值的依赖性．一个新的考虑是假定峰值参数与介质犙的相关性,并由此导出了用３种地面运动峰值参数测定环境应力t0值的３个关系式．用这些关系式计算了武定地震序列的环境应力t0值．结果表明,３个关系式计算的t0 值基本一致,绝大多数地震的平均t0值在5.0～35MPa的范围,属高应力值地震序列;高应力值被限制在紧靠主震震中附近的较小范围内,环境应力值的等值线的精细结构分布与强余震密切相关．对t0值的时空特征分析表明,该地震序列是在特定的地震构造交汇部位和高应力背景下发生的地震破裂过程．     

基于异向波速模型的微震定位改进

针对波速分层的区域岩体,在异向波速模型的基础上,对垂向上的应力波按岩体波速值大小作分段区别,推导震源应力波走时关系式,建立分层速度定位目标函数,基于此提出一种由参数准备、层速度反演、微震定位三个模块组成的分层速度定位模型SV,并采用遗传算法进行优化求解.然后,对分层速度定位模型在已构建微震监测系统的白鹤滩水电站左岸岩质边坡进行验证.微震事件重定位结果表明,分层速度定位模型定位微震事件的最大、最小和平均偏离层内错动带程度指标较单一速度模型分别降低了57.17%、36.51%和57.35%,证明了定位模型在波速分层的区域岩体微震定位应用中比单一速度定位模型更加合理可靠.     

压力及流体对岩石孔隙结构与黏弹性的影响规律研究:理论模型及实验观测

地质成因和构造/热应力导致地壳岩石中的孔隙结构（裂隙和粒间孔）的变化.影响岩石黏弹性的因素包括压力、孔隙度、孔隙中包含的流体和孔隙几何形状等.相对于岩石中的硬孔隙,岩石黏弹性（衰减和频散）受软孔隙（裂隙）的影响更大.本文选取三块白云岩样本,进行了不同围压和流体条件下的超声波实验测量.利用CPEM（Cracks and Pores Effective Medium,裂隙和孔隙有效介质）模型获得了岩石高、低频极限的弹性模量,并通过Zener体（标准线性体）模型将CPEM模型拓展到全频带而得到CPEM-Zener模型,用该模型拟合岩石松弛和非松弛状态下的实验数据,本文得到平均裂隙纵横比和裂隙孔隙度以及纵波速度和品质因子随频率的变化关系.结果表明,饱水岩石的平均裂隙纵横比和裂隙孔隙度均高于饱油岩石,随着压差（围压和孔隙压力的差值）的增加,饱油岩石中的裂隙首先闭合.并且压差在70 MPa以内时,随着压差增大,岩石的平均裂隙纵横比和裂隙孔隙度在饱水和饱油时的差值增大,此时流体类型对于岩石裂隙的影响越来越显著,此外,对饱水岩石,平均裂隙纵横比随压差增加而增大,这可能是由于岩石中纵横比较小的裂隙会随压差增大而逐渐趋于闭合.在饱水和饱油岩石中,裂隙孔隙度和裂隙密度都随着压差增加而减小.通过对裂隙密度和压差的关系进行指数拟合,本文获得压差趋于0时的裂隙密度,且裂隙密度随孔隙度增大而增大,增大速率随压差增加而降低.针对饱水和饱油的白云岩样本,CPEM-Zener模型预测的纵波频散随压差增大而减小,此变化趋势和实验测得的逆品质因子随压差的变化关系基本一致,由此进一步验证了模型的实用性.本研究对岩石的孔隙结构和黏弹性分析以及声波测井、地震勘探的现场应用有指导意义.

     

磁暴期间亚极光区极化流（SAPS）的DMSP观测与RAM模拟的比较研究

亚极光区极化流（Subauroral Polarization Streams, SAPS）为快速流动的西向等离子体流,位于昏侧-子夜前亚极光区,是磁层-电离层-热层耦合的重要过程之一.本文利用密西根大学的RAM （Ring current-Atmosphere Interaction Model）模型对一次典型磁暴期间发生的SAPS事件进行了模拟,并与DMSP卫星观测值进行了比较.结果表明：模拟结果能大致反映观测现象;模拟得到的SAPS峰值速度所在纬度随磁暴时间的变化与观测值有较大差别;SAPS速度观测值在约18∶00 UT和约20∶00 UT左右出现两个峰值,而模拟值只有一个峰值,出现在约18∶00 UT,主要原因是模型对亚暴过程的模拟存在不足.     

Experimental Studies on Elasticities of Forsterite-Enstatite Composites:Towards an Understanding of the Rules of Mixture

Which rule of mixture is the best for predicting the overall elastic properties of polyphase rocks based on the elastic properties and volume fractions of their constituents? In order to address this question, we sintered forsterite-enstatite polycrystalline aggregates with a varied forsterite volume fraction (0, 0.2, 0.4, 0.5, 0.6, 0.8, and 1.0). Elastic properties (shear, bulk, and Young's moduli) of these synthesized composites were measured as a function of pressure up to 3.0 GPa in a liquid-medium piston-cylinder apparatus using a high-precision ultrasonic interferometric technique. The experimental data can be much better described by the shear-lag model than by the commonly used simple models such as Voigt, Ruess and Hill averages, Hashin-Shtrikman bounds, Ravichandran bounds, Halpin-Tsai equations, and Paul's calculations. We attributed this to the fact that the elastic interaction and stress transfer between phases are neglected in all the models except for the shear-lag model. In particular, t     

Moveout approximation for vertical seismic profile geometry in a 2D model with anisotropic layers

I introduce a new explicit form of vertical seismic profile (VSP) traveltime approximation for a 2D model with non‐horizontal boundaries and anisotropic layers. The goal of the new approximation is to dramatically decrease the cost of time calculations by reducing the number of calculated rays in a complex multi‐layered anisotropic model for VSP walkaway data with many sources. This traveltime approximation extends the generalized moveout approximation proposed by Fomel and Stovas. The new equation is designed for borehole seismic geometry where the receivers are placed in a well while the sources are on the surface. For this, the time‐offset function is presented as a sum of odd and even functions. Coefficients in this approximation are determined by calculating the traveltime and its first‐ and second‐order derivatives at five specific rays. Once these coefficients are determined, the traveltimes at other rays are calculated by this approximation. Testing this new approximation on a 2D anisotropic model with dipping boundaries shows its very high accuracy for offsets three times the reflector depths. The new approximation can be used for 2D anisotropic models with tilted symmetry axes for practical VSP geometry calculations. The new explicit approximation eliminates the need of massive ray tracing in a complicated velocity model for multi‐source VSP surveys. This method is designed not for NMO correction but for replacing conventional ray tracing for time calculations.     

西秦岭北缘断裂带特征地震平均复发间隔的确定和地震危险性评价

时间相依的地震危险性概率评估方法是最近10a来逐渐发展起来的，是一种将已获得的定量地质资料运用于活动断裂中—长期地震潜势概率评估的方法，从而使得在缺乏历史记载或仪器记录资料，但已获得断层平均滑动速率、同震位错、古地震年代序列等资料的活动断裂段上评估未来的发震概率成为可能。在定量计算活动断裂未来地震危险性的过程中，作为输入参数之一的特征地震平均复发间隔是一个至关重要的参数，它的确定将直接影响到概率计算的结果。对研究断裂上已获得的历史地震资料(H)、地质资料(G)和古地震资料(P)，笔采用了时间可预报(T)和准周期(Q)两种模式分别计算其平均复发间隔，比单一的只假定一种复发模式计算更具有完善性和可靠性。在叙述该方法的同时，以西秦岭北缘断裂为例，详细阐述了该断裂上特征地震平均复发间隔的确定，并在此基础上对西秦岭北缘断裂未来地震潜势作了定量评估。     

断层识别技术及其在MB油气田的应用

结合MB凸起油气勘查项目,总结断层解释方法:既要依据地震时间剖面特征来分析判断,更要了解盆地范围内应力场、变形机理以及工区范围内的构造样式.针对微小断层识别困难这一问题,采取多种技术手段,包括:(1)叠后目标处理提高地震资料对小断层的分辨能力;(2)正演模型分析指导小断层的解释;(3)相干数据体水平切片和近反射道几何特征分析识别微小断层;(4)三维数据体任意线剖面检验微小断层,识别了常规地震剖面难以确定的小断层,达到了断层精细解释的目的.     

基于加权平均的工业CT旋转中心校正方法

旋转中心的精确定位是重建高质量CT图像的一个重要条件。本文提出一种基于加权平均的旋转中心校正方法,该方法首先将投影正弦图以180°为界限分成两组投影数据,计算出这两组投影数据的互相关系数及其对应的探测器探元坐标,然后使用最大与次最大的互相关系数对探测器探元坐标值进行加权平均得到实际旋转中心坐标。本文所提算法完全基于原始投影数据,无需确定CT测量的几何参数,不用提前对投影数据进行插值运算就可以将旋转中心精确到亚像素级,精度更高,实现简单。     

基于两级尺度粗化的裂缝-多孔隙介质地震响应分析方法

实际地震勘探中,储层物性参数的差异是导致地震波响应特征发生变化的根本原因,而建立储层物性参数与地震响应特征之间的联系,需要跨越微观孔隙尺度、介观测井尺度以及宏观地震尺度等三个不同尺度空间.本文基于已知井的岩石物理实验数据和测井数据,利用复杂多孔隙介质理论将微观尺度孔隙岩石粗化到介观测井尺度,利用Backus平均理论将介观测井尺度的模型进一步粗化到宏观地震尺度,最终,得到地震尺度裂缝-多孔隙介质模型.其数值计算结果与测井数据和地震数据的对比表明：基于两级尺度粗化算法的裂缝多孔隙介质模型在给定参数下是有效的,且基于该模型的地震响应特征分析方法能够对储层的地震响应特征随物性参数的变化进行分析.

     

Physically based modelling of sheet erosion (detachment and deposition processes) in complex hillslopes

A one‐dimensional uncoupled model governed by this research is a physics‐based modelling of the rainfall‐runoff induced erosion process. The presented model is composed of three parts of a three‐dimensional (3D) hillslope geometry, a nonlinear storage (kinematic wave) model for hillslope hydrological response, and an unsteady physically based surface erosion model. The 3D hillslope geometry model allows describing of the hillslope morphology by defining their plan shape and profile curvature. By changing these two topographic parameters, nine basic hillslope types are derived. The modelling of hillslope hydrological response is based on a flow continuity equation as the relation of discharge and flow depth is passed on kinematic wave approximation. The erosion model is based on a mass conservation equation for unsteady flow. The model assumes that suspended sediment does not affect flow dynamics. The model also accounts for the effect of flow depth plus loose soil depth on soil detachment. The presented model was run for two different precipitations, slope content, and length, and results were plotted for sediment detachment/deposition rate. Based on the obtained results, in hillslopes with convex and straight profile curvatures, sediment detachment only occurred in the whole length of the hillslope. However, in concave ones, sediment detachment and deposition only occurred together in hillslope. The hillslopes with straight profiles and convergent plans have the highest rate of detachment. Also, results show that most detachment rates occur in convex profile curvatures, which are about 15 times more than in straight profiles. Copyright © 2015 John Wiley & Sons, Ltd.     

A MATHEMATICAL QUASI-2D OVERLAND FLOW MODEL

1 INTRODUCTIONThe prediction of future impacts on terrestrial ecosystems by atmospheric, climatic and land-usechanges is the aim of watershed management. Meeting these requirements scientists, managers and policymakers try to achieve the sustainable management of the vitally important resources of watersheds due toan integrated ecosystem approach at the catchment scale. As composite landscapes often have a highdegree of contingency between its elements, the transport over these landscape s…     

Complex Site Effects in Thessaloniki (Greece): I. Soil Structure and Comparison of Observations with 1D Analysis

This paper presents a 2D model of the geological structure of Thessaloniki city and results of empirical and theoretical approaches for the evaluation of site response due to complex site effects. The construction of the 2D model is based on the available geophysical and geotechnical data in terms of the most important parameters needed to model site response. The well-known subsoil structure, despite the existence of some local uncertainties, gave the possibility to correlate the geometry and the dynamic properties of the 2D model with the results of site response determined from the analysis of one event in frequency and time domains and 1D numerical modelling. The study of site response shows the effect of the lateral variations on ground motion and suggests that the contribution of locally generated surface waves to the resonant peak may be important. In this case history, the limitations of the 1D approximation to simulate ground motion under complex soil conditions in both frequency and time domains are also shown. This paper lays the ground for a companion article dealing with 2D site effects.     

松辽盆地三肇凹陷延长排列法求取地壳反射纵波平均速度

为研究Moho几何特征，提出采用常规的延长排列法求取地壳内反射纵波平均速度，进而计算盆地基底平均波速。经过综合误差分析，得出松辽盆地内地壳平均纵波速率约为6.197km/s（相应的0为10．676s)，基底平均纵波速度约为6.75km/s。通过与全球地台区，陆－陆碰撞带，裂谷带盆地之下地壳平均波速数值的比较，认为在松辽盆地内存在上地幔物质上涌过程，上涌物质的一部分进入中部地壳，引起基底平均波速增高。讨论用延长排列法求取地壳平均波速的条件，包括Moho震相的条件，地表条件和接收排列长度的条件等。