磁尾通量绳结构中由压强损失导致的核心场增强

与亚暴活动密切相关的磁尾等离子体团可以具有不同的拓扑位形,多数磁尾等离子体团具有 强核心场,是一种通量绳型磁结构. MHD模拟表明：地球磁尾不同拓扑位形磁结构的形成, 与越尾分量By的分布形态有关. 但是模拟研究所展示的通量绳结构,核心场强度远低 于尾瓣区磁场强度. 本文考虑磁尾通量绳结构中,螺旋形磁力线向侧翼伸展产生的压强损失 ,在MHD方程中引入修正项ρt|loss,Tt|loss 及Byt|inc. 对于 初始By分量为均匀分布,受晨昏电场产生的边界入流作用,磁尾通量绳结构重复形成 与逐一排放的两个算例,计入修正项后,多重磁结构峰值压强的平均值降低,核心场的平均 值明显增大. 两个算例中,背景By值较低的算例1（By0=1nT）中,核心 场的相对增幅较大.     

宁静期间双峰电流片的观测研究

2001年8月19日2011～2030UT,AE指数相对较小(40～130 nT),Cluster 卫星穿越磁尾电流片.利用Cluster 观测资料分析,发现宁静期间有双峰电流片存在,这期间没有明显的高速流,没有明显的电流片振荡. 同时,进一步分析双峰电流片中的离子特性发现:质子数密度Np在中性线（<Bx> = 0）附近相对较大,呈非对称性分布;质子温度分布比较均匀;在中性线两侧,质子y方向上的流速Vy方向相反. 最后讨论LHDI（低混杂漂移不稳定性）的非线性演化可能是形成宁静期间双峰电流片的主要机制. 这些对进一步完善电流片形成机制可能有很重要的意义.     

对橄榄石相变形核率的估算

地幔主要矿物橄榄石［(Mg089Fe011)2SiO4］的相变与深源地震的解释以及俯冲带和周围地幔的相互作用相关. 其中,形核率和长大率是刻画其相变动力学的两个重要参数. 因为实验技术的原因,目前人们还没有基于实验数据给出橄榄石的形核率. 本文首先通过对挤碰物理图像的分析,对边界形核情形的相变动力学理论中表征挤碰程度的无量纲参数进行了修正. 在此基础上,根据已有的实验资料,首次对橄榄石相变的形核率进行了估计. 通过对形核率数据的拟合,可以得到形核率参数K0和γ1/3. 得到两个形核率参数的变化范围分别为K0=55×1021～87×1027s-1·m-2·K-1,γ1/3=0～020 J·m-2,最佳拟合值为：K0=69×1024s-1·m-2·K-1,γ1/3=016 J·m-2.     

一次磁层亚暴期间磁场偶极化的尾向传播

利用TC1、Cluster和Polar结合极光和同步高度及地磁的观测,研究了2004年9月14日1730～1930 UT时间段的亚暴偶极化过程.此前行星际磁场持续南向几个小时.亚暴初发(Onset)开始于1823 UT.2 min之后,同步高度的LANL 02A在子夜附近观测到了明显的能量电子增强（Injection）事件,而TC1在1827UT左右在磁尾(-10,-2, 0)RE (GSE)观测到了磁场BX的突然下降,伴随着等离子体压强和温度的突然增加及磁场的强烈扰动.在(-16, 1, 3)RE (GSE) 的Cluster上相同的仪器观测到相同的现象,只是比TC1观测到的晚大约23 min,在1850 UT左右.虽然Polar在更靠近地球的较高纬度(-75, 35, -40)RE (GSE)附近,也在1855 UT左右观测到了这种磁场偶极化现象.以上的观测时序表明TC1、Cluster观测到的磁场偶极化比亚暴偶极化初始发生分别晚4 min和27 min.说明偶极化由近磁尾向中磁尾传播.详细计算表明偶极化源区的位置大约在X=-77RE～-86RE,而传播速度大约为70 km·s-1.在这个事件中亚暴的物理图像可能是中磁尾的近地重联产生的地向高速流到达近磁尾,为近磁尾的亚暴触发创造了条件;亚暴在近磁尾触发之后,磁场偶极化峰面向中磁尾传播.     

层结海洋中小振幅内行进波的演变和破碎

采用高精度的拟谱方法,数值模拟了层结海洋中小振幅内行进波的演变和破碎过程.在演变过程中,导致内波破碎的PSI不稳定机制在共振相互作用中逐渐占据主导地位,能量从初级波向低频、高波数运动缓慢传递并形成一次级波包,随即破碎发生.破碎后产生的层化湍流引起的强烈混合以及湍流间歇性可从总能量和涡度峰度随时间的变化趋势看出.我们分析了层化湍流的一些统计特性,包括动能和有效位能沿垂向波数ky的功率谱.结果表明,动能和有效位能谱都存在一个谱段满足k-3y律,且分别可表示为01N4k-3y和02N4k-3y(N为Brunt Visl频率),通常称其为浮力子区.另外,我们分析了Cox数(湍流扩散系数与分子扩散系数之比),在层化湍流维持在一定强度时,计算结果和由海洋内区观测(远离内波强生成源和复杂地形)所推测的结论较为吻合.     

一个中纬电离层E层理论模式

本文建立了一个中纬电离层E层理论模式. 该模式从NO+,O２＋,O+和N２＋这四种主要离子的连续性方程出发,通过数值模拟得到中纬电离层E层电子和各种离子密度随时间和高度的变化情况. 计算结果能较好地反映出E层电子密度峰值（NmE）或E层临界频率（foE）的日变化、季节变化以及随太阳活动的变化趋势. 将模式的计算结果与武汉地区测高仪的观测数据进行比较,结果证明模式能够较为客观地反映中纬电离层E层的实际形态. 针对以往电离层E层理论模式存在的主要问题,本文还进一步讨论了几种重要因素,包括二次离化源,λ<150?谱段的辐射通量,吸收截面以及NO分布对于模式计算结果的影响.     

2001年1月26日高纬磁层顶通量管事件的观测研究

2001年1月26日11:10～11:40UT, ClusterⅡ卫星簇位于午后高纬磁鞘边界层和磁鞘区,此 时行星际磁场Bz为南向. 本文对在此期间观测到的多次磁通量管事件作了详细的研究 ,获得一系列的新发现：（1）高纬磁鞘边界层磁通量管的出现具有准周期性,周期约为78s ,比目前已知的磁层顶向阳面FTE的平均周期（8～11min）小得多. （2）这些通量管都具有 强的核心磁场;其主轴多数在磁场最小变化方向,少数在中间变化方向,有些无法用PAA判 定其方向（需要用电流管PAA确定）,这与卫星穿越通量管的相对路径有关. （3）每个事件 都存在很好的HT参考系,在HT参考系中这些通量管是准定常态结构;所有通量管都沿磁层顶 表面运动,速度方向大体相同,都来自晨侧下方. 通量管的径向尺度为1～2RE, 与通 常的FTE通量管相当. （4）起源于磁层的强能离子大体上沿着管轴方向由磁层向磁鞘运动; 起源于太阳风的热等离子体沿管轴向磁层传输. 通量管为太阳风等离子体向磁层输运和磁层 粒子向行星际空间逃逸提供了通道. （5）每个通量管事件都伴随有晨昏电场的反转,该电 场为对流电场.     

2004年3月18日高纬磁层顶多重通量管事件分析

2004-03-18 23:10～23:50 UT期间,“双星（Double Star）”探测一号卫星（TC 1）在向阳面磁层顶高纬晨侧由内向外穿越磁层顶,其时TC_1的GSM坐标为 (75RE, -55RE, -54RE), RE为地球半径.穿越过程中TC_1观测到了8个通量管和1个磁通量传输事件（FTEs）.在此期间Cluster星簇位于向阳面太阳风内,其GSM坐标为(180RE, -31RE, -62RE),其4颗卫星监测到行星际磁场（IMF）的BZ分量持续南向,BＹ有较大的负值.本文的研究表明：TC_1观测到的前7个通量管具有准周期重现性,周期大约是1～4 min,明显小于以前所观测到的FTEs的平均周期(8～11 min);所有的通量管都具有较强的核心场.本文分别使用最小方差分析法（MVA）和Grad_Shafranov反演方法（GSR）对通量管的轴向进行了分析和对比,发现所有的通量管主轴基本沿晨昏向,结果显示GSR方法在轴向分析上比MVA优越.本文使用GSR方法对通量管的磁场结构进行了分析,恢复出了通量管的磁场在卫星穿越面的结构图;此外,本文还对这次多重通量管事件进行了deHoffmann Teller(HT)分析,结果表明,所有通量管大致朝南极方向运动,均来源于向日面低纬区域.这说明它们可能起源于向日面低纬区,由该区的磁场分量重联产生.     

基于离散余弦变换的磁位谱分析及磁异常导数计算方法

针对提高磁异常导数的计算精度,提出磁位离散余弦变换谱的分析方法. 根据重磁位场的泊松公式,利用余弦变换给出磁位与磁场分量间的余弦变换谱关系,推导出磁异常n阶导数的余弦变换谱公式. 利用余弦变换法计算的无限长水平圆柱体磁异常水平和垂向一阶导数的最大误差分别为-028 nT/m、047 nT/m;水平一阶导数的误差一般在-357%～327%之间,垂向一阶导数的误差一般在-194%～188%之间;计算的磁异常一阶导数值与理论值大致重合,而且不受有效磁化倾角的影响. 而Fourier变换法计算的水平和垂向一阶导数最大误差分别为-1062 nT/m、1442 nT/m,计算曲线与理论曲线偏离大,受磁化倾角的影响也较大. 这说明与Fourier变换法相比,余弦变换法计算的异常导数精度高,而且具有良好的稳定性.     

南极中山站电离层F2层临界频率变化特征

对南极中山站数字式电离层测高仪1995～2002年观测数据的月中值进行了统计分析,揭示了中山站电离层F2层临界频率（foF2）的主要特征：foF2存在明显的日变化和年变化;日变化存在“磁中午异常”现象;年变化中中午foF2在太阳活动低年不出现“冬季异常”,在太阳活动高年出现“半年异常”,即两分点高于两至点.本文结合中山站所处的地理位置,考虑太阳辐射电离、磁层的驱动和中性大气成分变化等因素,分析了这些现象的产生机理.     

由空间大地测量得到的太平洋板块现今构造运动与板内形变应变场

推导了板块的弹性运动方程.根据太平洋板块(PCFC)上空间大地测量的观测结果,建立了PCFC的弹性运动模型,该模型与板块实际运动状态的符合程度明显地优于刚体运动模型.研究表明：PCFC现今旋转的角速度比过去3Ma的平均值大0037°/Ma;在PCFC内部存在明显的水平形变,在15°S以北和2045°E以西地区存在一致的向西形变,北西与南西方向的形变速率分别为08～35 mm/a与10～34 mm/a;在板块的东南区存在一致的向东形变,北东与南东方向的形变速率分别为15～18 mm/a与28～91 mm/a.PCFC内部水平应变场的空间变化是有规律的,在PCFC的西北部,主压应变轴为NW-SE方向,主压应变率大于主张应变率;在PCFC的东南部,主压应变轴为NE-SW方向,主张应变率大于主压应变率;PCFC的东南边界是扩张边界,边界附近的主张应变率最大（平均为151×10-9/a）,主张应变轴基本上与洋中脊的扩张方向一致;PCFC的西北边界是俯冲边界,边界附近的主压应变率最大（平均为075×10-9/a）,主压应变轴基本上与太平洋板块的俯冲方向一致.     

中国大陆及邻区海域地壳上地幔各向异性研究

利用分别由Love波和Rayleigh波得到的S波速度结构的差值（VSH-VSV）对中国大陆及邻区海域（70°E～145°E，15°N～55°N）地壳上地幔中的偏振各向异性进行研究.初步研究结果表明，各向异性在空间分布上存在不均匀性：（1）在小于150 km的深度范围内，VSH>VSV的各向异性体占主导地位，反映出在地球的浅部岩石圈内的水平应力作用及软流圈顶部物质的水平向流动对各向异性的形成起主导作用.在大陆地区，各向异性的强度随深度有显著变化.上地壳和上地幔盖层中的各向异性普遍较弱，而在流变性较强的下地壳和软流圈存在较大范围的各向异性.这一现象说明下地壳在岩石圈变形中可能有解耦作用.（2）在大于200 km深度的软流圈下部主要表现为VSH<VSV的各向异性，说明地幔物质垂直运动相对占优势地位.（3）在中国大陆东部可以看出一个大致趋势：在构造比较稳定的地区，岩石圈中VSH>VSV的各向异性比较显著，而软流圈中VSH<VSV的各向异性较弱；在构造活动比较强烈的地区，软流圈中VSH<VSV的各向异性占主导地位.（4）印度板块低角度向青藏高原下俯冲影响了中国大陆西部地区各向异性的特征.印度板块向北运动水平挤压中国西部大陆，使得物质定向重结晶，从而在岩石圈下部产生显著的VSH>VSV各向异性.     

青藏高原东北缘地壳三维速度结构

本文用1980—2000年M≥1.5的2 032个天然地震事件的38 052个〖AKP-〗、〖AKS-〗、Pm、Sm、Pn和Sn震相到时及人工地震测深给出的Moho面形态资料,利用地震层析技术反演了32°~40°N, 100°~108°E区域内地壳地震波速度结构.从层析成像图象中可以得到,本区的地壳可分成4个层位.第1层（埋深约在0~3 km）为沉积层, 速度梯度约为0.2 s-1;第2层（埋深约在3~17 km）为上地壳, 其顶部速度梯度约为0.1 s-1, 下部速度横向变化较大且存在低速块体;第3层（埋深约在17~36 km）为中地壳, 速度梯度约为0.03 s-1;第4层（埋深约在36 km—Moho）为下地壳, 是一个契形层,总的趋势是西厚东薄,青藏高原较厚逐渐向鄂尔多斯地块和扬子准地台方向变薄,各处的地震波速度梯度不尽相同.     

二度体重、磁异常频谱与三度体重、磁异常频谱关系的理论问题

设F（x-ξ,y,z,η,ζ,α,…）为一在x方向无限薄的层的异常,若物体的异常可表示为: T（x,y）=integral from n=a to （a+2c）（F（x-ξ,y,z,η,ζ,α,…））dξ T（y）=integral from n=-∞ to ∞（F（x-ξ,y,z,η,ζ,α,…））dξ 则有 式中T（v）和T（u,v）分别为T（y）和T（x,y）的频谱,2c是物体在x方向的宽度,（x,y,z）和（ξ,η,ζ）分别为观测点和物体上任一点的坐标。 如果2c=dξ,则物体即为薄层本身;如果2c=dξ,薄层的面积无限缩小,则物体即为一质点;如果2c=dξ,薄层只有长度而无宽度,则物体即为一曲线。 对于形状复杂的物体,可以将物体分成若干简单而又符合所述条件的物体元,而有式中2c_m为第m个物体元在x方向的宽度,T_m（v）为第m个物体元当其沿x方向的长度为无限长时的异常的频谱。     

利用观测面上等效源作磁场向上延拓的方法

利用虚磁荷的概念作磁场向上延拓,首先是提出的。他研究了地形水平的情况.设观测面上某点Q（α,β,γ）的单位面积虚磁荷的量为 m=Z_a（α,β,γ）/2π. （1）Z_a（α,β,γ）为Q（α,β,γ）点实测的垂直磁异常,则向观测面上半空间任一点P（x,y,z）延拓的公式为     

青藏高原东北缘地壳S波速度结构与泊松比及其意义

利用甘肃地震台网16个台站记录的远震资料,采用最大熵谱反褶积方法,得到了各个台站的接收函数. 采用接收函数扫描法和线性反演方法对研究区的壳幔结构进行了研究,这两种接收函数方法得出的结果具有很好的一致性. 青藏高原东北缘地壳厚度变化剧烈,祁连块体为50～55 km、柴达木块体和河西走廊为45 km左右（合作台除外）,由北向南,Moho界面呈中央下凹的准对称状. 研究区地壳VP/VS介于166～185（σ=0215～0294,均值0254）,其均值接近或略低于全球平均值;S波速度结构可见壳幔过渡带具有明显的突跳,结合其他地球物理学证据,推断该区可能不存在岩浆底侵作用和地壳部分熔融现象. 该区地壳VP/VS值与地壳厚度呈反相关关系,推断该区地壳的主要组成成分以中酸性岩石为主,其45～55 km厚的地壳可能主要是通过上地壳的叠置形成的.     

钻孔差应变仪观测的苏门答腊大地震激发的地球环型自由振荡

我们率先用钻孔应变仪观测资料研究了地球自由振荡. 泰安地震台有差应变和体应变两种钻孔应变观测仪器,都观测到2004年12月26日苏门答腊大地震激发的地球自由振荡. 体应变仪观测到地球的球型振荡,而差应变仪观测到地球的环型振荡. 两种观测还记录到环型振荡与球型振荡相互的耦合作用. 观测也记录到明显的一些振型的谱线分裂现象. 用直接观测到的高质量的环型振荡资料求解了0T8～0T19等主要振型的Q值. 根据两个方向的剪应变观测数据,求解了环型振荡的最大剪应变方向,发现这个方向是相当稳定的. 这种研究表明,高精度钻孔应变观测仪是一种理想的地壳形变观测仪器,可以为地球自由振荡研究提供更丰富的信息.     

雷琼拗陷地壳结构特征

根据1984～1985年在雷琼地区完成、长约210 km的白延—江洪深地震测深资料,应用有限差分法、时间项法反演和二维非均匀动力学射线追踪等方法,得到白延—江洪地壳剖面的二维非均匀构造图像.结果显示：琼北及雷州半岛地壳厚约25～26 km,地壳平均速度在琼州海峡南段琼北凸起约616 km·s-1,海峡北段雷琼拗陷区约570 km·s-1;地壳速度偏低,下地壳尤为明显,仅约63～65 km·s-1;结晶基底显示为厚约2～4 km、速度55～60 km·s-1的速度梯度带,Moho界面上、下界面速度分别是65 km·s-1和805 km·s-1的一级速度间断面,没有发现明显的壳幔过渡带.白延—江洪剖面位于雷琼拗陷更新世玄武岩覆盖区,推测地壳厚度减薄以及低速度构造主要反映了该区域自新生代以来一直延续至第四系晚期的多期火山岩浆喷发热地幔对地壳底部的底浸、拆层与地壳仍处于相对温热状态相关.     

聂拉木地区高喜马拉雅岩石磁组构及其构造含义

利用岩石磁化率量值椭球体与岩石构造应变椭球体的共轴性,在缺乏岩性标志层的高喜马拉雅结晶基底（聂拉木地区）进行岩石磁组构研究,进而研究喜马拉雅造山带的变形期次和过程.磁组构特征表明：磁化率各向异性度P在樟木镇北1km处的片岩最高为172,在康山桥南1km处最低,为113;百分率各向异性度H在1182%～4507%之间;磁性线理L在102～109之间,磁性面理F在106～160之间,磁性面理F比磁性线理L发育;磁化率椭球体的形状因子T在019～076之间,磁化率椭球的扁率E在104～149之间,磁化率椭球体的形状为一压扁椭球;樟木镇北1km到肉切村,平均最小磁化率主轴方向D3为S－N（除聂拉木北1km的MA9外）,大多数样品最小磁化率主轴方向倾角I3＞51°,最高达726°,局部发育有拉长形磁化率量值椭球体.本文研究结果表明,聂拉木地区早期经历强烈的韧性变形,推测可能是一条巨大的右旋逆冲韧性变形带,晚期构造掀斜.     

祁连山东北缘黄土磁组构记录的古风向重建

近年来,利用黄土磁化率各向异性/磁组构（AMS）研究古风向变化被广泛应用.在对祁连山东北缘厚755 m的中路黄土剖面岩石磁学和磁组构研究的基础上,恢复了该区14 Ma以来古风向变化序列.磁组构指示的古风向表明,在14～078 Ma期间,本区的地面主导风向为NW-SE;从078 Ma开始,地面主导风向逐渐向NE-SW过渡;至05 Ma时,该区地面主导风稳定为NE-SW向.对青藏高原隆升的研究显示,在12～08 Ma期间青藏高原发生过称为“昆黄运动”的大规模隆起.结合我们对主导风向变化驱动因子的分析表明,祁连山东北缘近地面主导风向的第一次转变很可能是同时期青藏高原构造强烈隆升对大气环流影响产生的环境后果.