北京地磁台地磁场长期变化的初步研究

根据北京地磁台1987~2012年已正式出版的《地磁观测报告》资料,对北京地磁台地磁场的长期变化进行初步分析研究。系统地总结了北京地磁台地磁场长期变化的基本规律,这对进一步认识了解北京地磁台地磁场各要素的变化规律与特征,以及应用北京地磁台的资料有一定的意义。     

区域数字地震台网开展近场源剪切波分裂的实用化研究

作者最近在进行台湾微震台网(郑秀芬等,2005)产出的台湾西南部嘉义地震序列的剪切波分裂应力预测研究中,在上地壳各向异性的近场源剪切波分裂方法、基本原理、应用领域和数据处理等方面,开展了深入研究,取得了一定的成果。本文通过浅显易懂的解释说明,希望地震台网、地震台站和开展相关研究工作的数据处理人员能够对各向异性、剪切波分裂等概念有所了解,对所处地区有可能开展的研究方向有所把握,并积极开展常规准实时剪切波分裂研究,为提升台网和台站工作人员的科研能力,促进科研成果和方法的实用化转化提供借鉴和参考。     

~(10)Be产率-地磁场转换方程的建立及其在黄土研究中的应用

建立了10Be产率-古地磁场强度的便捷转换方程,并以洛川剖面最近80ka的10Be浓度记录结合磁化率等气候代用指标为研究对象,利用全新的LGM分离方法将影响黄土10Be浓度的气候因素和地磁场因素进行了分离,成功示踪了末次冰期阶段拉尚(Laschamp(42ka))、莫诺湖(Mono Lake(32ka))等古地磁漂移事件,进而定量重建了最近80ka地磁场强度变化历史.重建结果与全球典型地磁场强度曲线(SINT-200,NAPIS75等)具有几乎同步的变化特征,从而表明采用LGM方法和新的转换方程在利用黄土10Be记录示踪和重建古地磁场强度研究中的实用意义及应用前景.通过分析表明,季风区降水的不均匀性是导致黄土10Be浓度无法直接示踪古地磁场漂移事件的主要原因,而来自粉尘源区的尘降10Be浓度和尘降磁化率具有"准恒定分布"特征.     

10Be产率-地磁场转换方程的建立及其在黄土研究中的应用

建立了¹⁰Be产率-古地磁场强度的便捷转换方程, 并以洛川剖面最近80 ka的¹⁰Be浓度记录结合磁化率等气候代用指标为研究对象, 利用全新的LGM分离方法将影响黄土¹⁰Be浓度的气候因素和地磁场因素进行了分离, 成功示踪了末次冰期阶段拉尚(Laschamp (42 ka))、莫诺湖(Mono Lake (32 ka))等古地磁漂移事件, 进而定量重建了最近80 ka 地磁场强度变化历史. 重建结果与全球典型地磁场强度曲线(SINT-200, NAPIS75等)具有几乎同步的变化特征, 从而表明采用LGM方法和新的转换方程在利用黄土¹⁰Be记录示踪和重建古地磁场强度研究中的实用意义及应用前景. 通过分析表明, 季风区降水的不均匀性是导致黄土¹⁰Be浓度无法直接示踪古地磁场漂移事件的主要原因, 而来自粉尘源区的尘降¹⁰Be浓度和尘降磁化率具有“准恒定分布”特征.     

极化方法在成都地磁台的应用研究

以成都台FHDZ-M15地磁组合观测系统产出的秒采样观测数据为研究对象,应用极化方法提取该台站附近几次中强震前的超低频(ULF)磁异常信号.成都台极化值长期曲线具有一定的年变化特征,利用傅里叶拟合消除周期变化后,对残差进行分析.结果显示,极化值增高现象与其后2个月内台站周边区域的M_L≥5.0地震有很好的对应关系,高值异常持续3—5日,与外空场活动无关,且逆冲型地震前的极化值异常幅值高于走滑型地震.      

地磁场的空间相关性及其在地震预报中的应用

本文扼要叙述了震磁关系研究的现状,阐述了“震磁效应”分析的基本原理,提出了“空间相关”和“现象相关”两种“震磁效应”分析的基本方法。作者应用我国华北地区若干台站资料,以局部地区地磁场空间相关性的分析为基础,重点讨论了“空间相关法”,给出了具体震例分析的初步结果。最后,就有关“震磁效应”分析的几个问题进一步做了简要讨论。     

地磁场的空间相关性及其在地震预报中的应用

本文扼要叙述了震磁关系研究的现状,阐述了“震磁效应”分析的基本原理,提出了“空间相关”和“现象相关”两种“震磁效应”分析的基本方法。作者应用我国华北地区若干台站资料,以局部地区地磁场空间相关性的分析为基础,重点讨论了“空间相关法”,给出了具体震例分析的初步结果。最后,就有关“震磁效应”分析的几个问题进一步做了简要讨论。     

基于Tesseral的盲源地震响应恢复影响因素研究

将盲源地震波记录中有用的反射波信号恢复并降低噪声影响,历来是地震勘探数据处理环节中的一个难题.本文利用tesseral软件,通过建立一个典型凹陷模型,对影响盲源地震响应恢复的六个主要因素:自由表面、被动源的震源分布、被动源数目、被动源子波信号的持续时间、震源子波类型和随机噪声的响应特征分别进行研究,研究结果表明,各影响因素对盲源地震响应恢复质量均有一定程度的影响,其中被动源的震源分布情况、能捕获的被动源数目和被动源持续时间这三个因素直接决定了被动源地震响应的恢复质量,能否接收到来自自由地表的多次波,决定了地震响应恢复的可能性.这对实际地震勘探数据处理具有一定的指导意义.     

台阵地震学方法及在中国IMS台阵的应用研究

中国的地震台阵建设与发展比国外晚了几十年.目前国内地震台阵正在不断地建设,而缺少的就是台阵技术,如能够把已有的台阵技术应用到我国的台阵中,就可以让台阵发挥它们应有的价值.作者根据国外的参考文献主要讨论了台阵地震学的主要技术方法并把这些方法应用到中国的IMS台阵,并给出了应用实例.结果表明,地震台阵使我们对地下结构的研究更加精细,使我们对微弱信号的识别更加轻松.如果我国现有台阵都能应用台阵地震学技术将对我国地震学和地球物理学的发展起到很大的推动作用.     

华北科学探测台阵背景噪声特征分析

利用华北科学探测台阵180多个宽频带台站2007年的连续记录,得到了台站之间噪声互相关函数.通过对三个分量记录的相关运算,获得了Rayleigh波和Love波的经验格林函数,分析了其信噪比随周期的变化和高信噪比台站对的方位分布.利用经验格林函数的非对称性和聚束方法,研究了华北科学探测台阵地震噪声的方位分布,及其季节变化特征.尽管噪声源的分布随季节有轻微变化,但全年的分析结果表明,10～32 s周期内华北台阵的地震噪声源在各个方向上的分布近于均匀,这为利用噪声成像提供了理论前提.     

地球主磁场空间功率谱的变化特征

根据第8代IGRF模型，计算分析了1900－2000年地球磁场和分量X，Y，Z的空间功率谱的变化特征。结果表明1900－2000年主磁场的空间功率谱呈减小趋势，由功率谱随谐波阶次n的变化关系得出的非偶极子场的等效磁源位于核幔边界附近，而且其位置随时间变化，用n=1,2两阶谐波的谱得到的等效磁源位于地球内核边缘，1900年以来离开地心一直向外增大。     

非偶极子磁场西向漂移的频散特征

根据第8代国际参考地磁场的资料,本文采用Briggs方法对1900～2000年期间m=1～10次谐波的磁位的全球平均西向漂移速度进行了计算和分析,得出了与Hide的理论预测完全不同的频散特征,即地磁场西向漂移呈现出负频散特征.本文还就Briggs方法得到的结果与采用Malin纬度剖面法的结果进行了比较和讨论,结果表明,正是由于非偶极子磁场的某些谐波分量及其漂移速度的全球分布存在着纬度依赖性,导致了两种方法计算出的个别谐波的漂移速度存在着较大的差异.     

2000年中国地区地磁场长期变化的区域特征

本文用中国地磁场复测点和地磁台站资料,建立了2000年代中国参考地磁场长期变化模型CGRF-SV2000.模型显示,中国地区地磁场变化比较平缓,X、Y、Z、H、D、I、F七个地磁要素的“无符号平均年变率”分别为12.2 nT/a、8.2 nT/a、43.8 nT/a、11.8 nT/a、0.96(′)/a、2.99(′)/a、22.4 nT/a,比国际参考地磁场IGRF给出的全球年变率约小1/3到1/2.各地磁要素的变化显示,地磁北极正在向中国移近,或者说,中国正在向高地磁纬度方向移动,平均移动速度约为3(′)/a.磁偏角变化还显示,中国地区东西部偏角差异继续扩大.作为检验和对比研究,本文利用第8代国际参考地磁场（IGRF）模型,分析了全球地磁场长期变化的时空特征,讨论了全球长期变模型IGRF_SV与中国长期变模型CGRF_SV的异同点.对比分析表明,中国地区地磁场的长期变化与全球长期变化总趋势基本符合,但是,CGRF_SV也表现出一些特有的局部异常特征.     

地磁总场测量阵列对磁性目标定位的方法

提出了用地磁总场对磁性目标定位的方法.以远场磁偶极子原理构建了地磁总场的测量阵列,设计了阵列对目标的定位算法,求解中采用二重梯度算法消除了地磁总场随时间变化和空间分布不均匀对目标定位的影响.实验验证了这种二重梯度算法的有效性.利用MATHCAD对定位算法中的非线性方程组进行了仿真,采用LINGO软件求解了阵列方程组.在松花江沿岸某地,用光泵磁传感器阵列对航行中的目标船进行了定位实验,所测磁场数据曲线与理论曲线完全吻合,证明了定位算法物理模型的正确性.提出了改进的磁场梯度偏置定位算法,进一步提高了目标定位精度.实验证明了这种地磁总场目标定位方法的可行性.

     

漳州地震台阵背景噪声的特性研究

对2007年10~12月在福建省漳州地区进行的勘址观测数据进行了分析,采用了均方根、功率谱、相干函数等方法对漳州地区的地震背景噪声水平进行了研究。研究结果表明,漳州台阵内环半径参考值为510m,外环半径参考值为1700m。滨临海边的台阵勘址测点噪声水平偏高,并在1.5、5.0Hz处发现明显噪声源。1.5Hz噪声源主要来自水库地区的大风引起的水波,5.0Hz噪声源来自台阵场地东北方向的发电厂。     

噪声源的时空分布及其对噪声互相关函数的影响——以ChinArray二期数据为例

噪声源的空间分布和季节变化会对噪声互相关函数中的信号产生一定影响.本文选取了ChinArrry二期台阵南部的322个宽频带地震台,利用其2013年9月至2016年6月的垂直分量连续记录计算了台站间的互相关函数,进而通过背景噪声能量流的方法,分析了周期频段4~8 s,8~12 s和12~20 s的噪声能量随时间的演化规律.结果表明,在不同频段,背景噪声的强度及优势来源方向均具明显的季节变化,且不同周期频段的噪声能量变化规律有所差异.总体而言,噪声能量在北半球冬季较强,夏季较弱,与全球海洋活动的季节性变化一致,能量优势来源方向也与全球海浪波高分布相符.同时,在10~20 s频段范围内,噪声互相关函数中存在较强的异常信号.该信号在环形台阵路径上的到时呈现随方位角的规律变化,且冬季较强,夏季较弱.基于走时的分析表明,该信号是由大西洋北部的一个强噪声源激发产生的.在特定路径上,该信号可能对频散提取产生干扰.研究表明,噪声源分布的不均匀性以及季节变化会对噪声互相关函数中信号的细节形态产生影响,进而影响格林函数的收敛程度,相关精细化研究应对噪声源的特性予以关注.

     

Effect of uneven noise source and/or station distribution on estimating the azimuth anisotropy of surface waves

With the development of the dense array, the surface wave velocity and azimuthal anisotropy under the array can be directly obtained by beamforming the noise cross-correlation functions (NCFs). However, the retrieval of the Green's function by cross-correlating the seismic noise requires that the noise source has a uniform distribution. For the case with uneven noise source, the azimuthal dependence on the sources in the expression for the spatial coherence function, which corresponds to the NCF in the time domain, has the same form as the azimuthal dependence of the surface wave velocity in weakly anisotropic media. Therefore, the uneven noise source will affect the surface wave anisotropy extraction. In this study, three passive seismic methods, i.e., beamforming, SPAC (spatial autocorrelation), and NCF, are compared to demonstrate that an uneven source distribution and uneven station distribution have equivalent effects on the outcome from each method. A beamforming method is proposed to directly extract the velocity and azimuthal anisotropy of surface waves. The effect of uneven noise source and/or station distribution on estimating the azimuth anisotropy of surface waves was investigated using data from the ChinArray Phase II. A method for correcting the apparent anisotropy in beamforming results caused by an uneven station distribution is suggested.     

Preliminary study on the source field mode of geomagnetic six-month-period variations

The monthly means of north component X of geomagnetic field from 16 observatories during 1984–1988 were analyzed using the Sompi spectral analysis technique Most of these observatories are located in China. The analysis of the semiannual variations indicates that the latitude has no apparent effect on the X component. This clearly implies that the source field mode of semiannual variations cannot simply be described by using the p ₁ ⁰ mode. Using the p ₁ ⁰ mode to estimate the inductive scale lengthC in the semiannual period, the value ofC at each observatory would be biased significantly. The purpose of this study is to find which kind of modes is optimal for estimating the values ofC corresponding to the semiannual variations. The results show that a composite mode, involving five terms P _n ⁰ (n = 1,, 5), might be a reasonable and acceptable one     

利用最小二乘拟合法进行多站地磁日变基值归算

多站日变改正技术是解决远海区大范围磁力测量地磁日变改正的关键技术,然而多站日变改正中,为了减小磁场水平差异的影响,分站日变基值必须向主站归算.基于地磁日变化的时空特点,尝试将最小二乘拟合法引入到多站日变基值归算中,并采用多站同步观测数据对方法的有效性进行了验证.结论表明:当主站和分站日变性质相似时,最小二乘拟合法可以取得良好的效果,且对同步观测时段低.但是当日变性质差异较大时,则应当采用传统的同步比对法.