加速度迁移项散度在涡旋系统动力识别上的初步应用

本文从原始三维运动方程出发,考虑了大气平流变化的特性,引入加速度迁移项散度,并将其应用于2008年"凤凰"台风和2003年梅雨期引起暴雨的东移低涡中进行分析,结果表明,加速度迁移项散度能较好地识别和示踪台风中心及台风外围云墙,同时也能很好地捕捉沿梅雨锋东移的低涡系统.因此,加速度迁移项散度在涡旋系统动力识别方面有很好的应用价值,可以参考其异常区来示踪涡旋系统的移动.     

FIR低通差分器的设计及其在航空重力测量中的应用

根据契比雪夫逼近理论 ,设计了适用于航空重力测量应用的有限冲激响应 （FIR）低通差分器 ,利用模拟模型对滤波器的性能进行了验证 .基于静态GPS试验数据和某地区机载动态GPS摄影定位的实测数据 ,应用FIR低通差分器计算了载体的垂直加速度 ,计算结果表明 ,当滤波时间间隔为 1 0 0s时 ,垂直加速度的确定精度可达± 1— 2mGal.     

FIR低通差分器的设计及其在航空重力测量中的应用

根据契比雪夫逼近理论 ,设计了适用于航空重力测量应用的有限冲激响应 (FIR)低通差分器 ,利用模拟模型对滤波器的性能进行了验证 .基于静态GPS试验数据和某地区机载动态GPS摄影定位的实测数据 ,应用FIR低通差分器计算了载体的垂直加速度 ,计算结果表明 ,当滤波时间间隔为 1 0 0s时 ,垂直加速度的确定精度可达± 1— 2mGal.     

“快流形”湿斜压Ertel-Rossby不变量的导出及其在台风中的应用

位涡因在绝热无摩擦大气中具有守恒性而被当作一个较好的示踪物广泛的应用．然而位涡本身,对于大尺度“慢流形”更为有效．因此,需要寻找另外的守恒的不变量来描述速度和气压场等快速变化的强天气过程,比如增长期和成熟的热带气旋．本文将湿大气中的焓和熵引入绝对运动方程来消除气压梯度项,并利用Weber变换和Ertel形式的连续方程,推导了湿大气中的斜压Ertel—Rossby不变量,并证明了其守恒性．推得的湿斜压Ertel-Rossby不变量的表达式除了包含传统的位涡项,它还包括气压梯度、位能和动能梯度项等能反映“快流形”特征的因子,以及干Ertel—Rossby不变量所没有的湿度因子,因此能更完善地描述湿过程中强天气现象快速变化的动力学特征．通过个例分析,与湿位涡和干大气中的Ertel-Rossby不变量相比,这个守恒的不变量对于台风这类真实湿大气中快速变化的强天气过程是一个较好的诊断分析工具,能表征几个共存台风组成的多台风系统的移动和强度变化．湿Ertel-Rossby不变量在真实湿大气中有较为广泛的应用前景．     

非平坦下垫面涡度相关通量的校正方法及其在ChinaFLUX中的应用

涡度相关技术是目前最好的测量地-气交换的微气象方法,但它的使用是有条件的,如仪器应该安装在空旷、平坦和均匀的下垫面进行观测.否则,得到的通量如果不进行必要的校正就可能产生较大的测定误差.在本研究中,将主要讨论在非平坦、非均匀,或由于仪器非垂直安装情况下,用涡度相关方法计算通量时可能产生的误差及其校正方法(坐标旋转法).并利用中国通量网4种不同类型的野外台站(禹城农田站,内蒙古草原站,长白山和千烟洲森林站)的实际观测数据,分析3种坐标转换方法(2次旋转法,3次旋转法和平面拟合法)的适用条件,对通量的校正效果进行比较.研究结果表明:(ⅰ)校正后的通量可能大于、小于或等于未校正的通量,其校正量的大小主要取决于地面的坡度、坡向、风速和风向.(ⅱ)坐标倾斜角随风向的变化呈现出一个正弦曲线关系,尤其在坡地地带表现得最为明显.(ⅲ)平面拟合方法在一定程度上可以认为是坐标旋转法的简化形式,在各向均匀或有规律变化的下垫面使用效果比较好,但是该方法对下垫面起伏不规则的森林站点而言并不适合.     

机器学习算法在发震构造形态特征及地震迁移规律研究中的应用前景

对发震构造形态特征和地震迁移规律的研究,有利于震情形势研判和震源物理的研究,也可为后期三维地壳介质结构建模提供数据支持.本研究结合大量中小地震的分布特征规律,利用机器学习的相关算法,提取断层形态特征和地震迁移规律.     

青藏高原及周边区域岩石圈重力势能及其产生的偏应力场

岩石圈质量横向分布不均匀深刻影响青藏高原及周边区域构造应力场分布样式和构造形变特征.本文采用Crust 1.0地壳模型数据, 并在此基础上分别采用艾里均衡和普拉特均衡两种均衡模式对地幔数据进行约束, 计算了青藏高原及邻区重力势能.采用有限元方法求解了青藏高原及周缘重力势能差产生的偏应力场, 结果显示高重力势能产生应力样式以张裂为主, 反之低重力势能产生应力样式则以压缩为主, 偏应力数值大小主要集中在10~30 MPa.将重力势能差产生的偏应力和现今GNSS应变进行比较发现, 在重力势能横向变化幅度大的区域, 如青藏高原内部柴达木盆地和川滇块体中南部, 高原周边的塔里木块体西北部、阿拉善块体南部、鄂尔多斯块体西部、华南块体西北部和印度板块北部, 偏应力和GNSS应变的压缩张裂分布样式和主轴方向符合较好, 两者相关性强.这些结果表明板块运动驱动力在远离欧亚板块边界的青藏高原北部和东部边缘以重力势能的形式影响其构造形变, 而在喜马拉雅地区, 重力势能差与印度板块俯冲两种机制作用方向相反.

     

人工地震目录的评估及其在青藏高原东北缘的应用

如何使用古地震序列数据评估数值模拟得到的长期人工地震目录的准确度是地震数值预报研究所面临的重要问题.为探讨上述问题,本文开发了计算人工地震目录与古地震序列匹配度的平均绝对误差法和余弦相似度法,并将其应用于青藏高原东北缘地区,获得了与该地区古地震序列数据匹配较好的人工地震目录.基于匹配较好的目录,本文还计算了海原断裂及香山天景山断裂发生大地震后,大地震在区域四条主要断裂的迁移概率.研究结果表明：（1）以上两种方法均可用于评估人工地震目录与古地震序列的匹配度;（2）与未进行匹配的人工地震目录的迁移概率计算结果比较,通过古地震数据匹配的人工地震目录的计算结果更优,即更接近于基于古地震数据计算的地震迁移概率;（3）当大地震在海原断裂上发生后,海原断裂再次发生大地震的概率最大,约为47%,其次是香山天景山断裂,约为23%~27%.本文对评估基于动力学数值模型产生的长期人工合成地震目录的准确度做出了调查与探索,为区域地震数值预报研究提供了参考.

     

Attenuation relations for horizontal peak ground acceleration and response spectrum in northeastern Tibetan Plateau region

Introduction Developing local attenuation relations of ground motion is one of the key steps in seismic hazard assessment. Because of inadequate strong ground motion records in China, the attenuation relations used in China are usually developed by using the transforming method (Hu, Zhang, 1983; HU, ZHANG, 1984). To use this method, we need to have both the attenuation relation of seismic intensity for the studied region and the attenuation relations of seismic intensity and ground mo-tion…     

青藏高原及其周缘地区各向异性研究进展

首先简要介绍了青藏高原目前主流的4种动力学模型, 即俯冲模型、 碰撞模型、 挤出模型和拆沉-板片断离模型. 然后概述了青藏高原及其周地区各向异性的研究进展, 展望各向异性研究的方向, 并着重探讨了各向异性研究中需要重视的几个问题： ① 各向异性的多种来源; ② 各向异性与深部结构的关系; ③ 面波等新方法的应用. 为了更好地定量解释各向异性, 需要了解深部结构与各向异性之间的关系, 发展更加精细的研究手段. 就目前来看, 面波与体波的联合反演可以更好地约束各向异性的分辨率, 而将地球动力学模拟等正演手段与地震波各向异性等反演手段相结合也可能是未来的趋势之一.     

青藏高原雨季的客观监测方法及其近60年的变化趋势

本文通过对青藏高原降水季节演变特征的分析,选取日降水量和降水频率两个特征量来定义青藏高原各站点及全区的雨季,揭示了1961—2019年青藏高原雨季开始时间、结束时间、雨季长度和总雨量等的气候和变化特征.分析发现,青藏高原雨季的开始自东向西推进,而结束西早东晚,雨季持续时间自东向西缩短,雨季雨量东多西少.就青藏高原整体而言,雨季开始的平均日期在5月4日,结束的平均日期在10月15日,雨季平均持续163天,雨季雨量平均为413.2 mm.近60年,青藏高原雨季发生了显著变化,表现为开始时间提前、结束时间推迟、雨季延长、雨量增多.青藏高原各站点雨季的变化具有一定的区域性差异,主要表现为：高原雨季的开始整体提前,但是,高原东部边缘雨季开始提前的变化幅度相对较小;高原雨季的结束时间在南部和北部提前而在中部和东部推后;高原大部地区雨季雨量增多,但南部边缘等部分地区雨季雨量有所减少.

     

青藏高原东北缘祁连山西段与东段岩石圈结构差异研究

作为青藏高原东北缘的祁连山,其东段与西段的地貌以及新生代地表变形样式差异显著.在新生代青藏高原向北东扩展这一共同构造背景之下,引起祁连山东段和西段这些差异的深部原因尚不清晰.本文基于一条宽频密集台站观测剖面,利用P波速度结构约束下接收函数和面波频散的联合反演方法给出祁连山东段的壳内及岩石圈地幔结构.结合前人在青藏高原东北缘的研究成果,对比祁连山东段和西段的岩石圈结构,探讨东、西段壳内变形方式的差异,从而揭示引起祁连山东西段这些差异背后的可能原因.东西段岩石圈结构的差异主要有：1) 壳内低速层差异.在20~40 km的深度处,祁连西段(测线BB′)中地壳存在壳内低速物质(3.2~3.4 km·s^-1),而祁连东段(测线AA′)的中地壳并不存在低速层; 2) 岩石圈地幔差异.祁连西段的岩石圈地幔低速异常表现为分块的特征,而祁连东段的岩石圈地幔表现为比较统一的高速体.通过对比研究发现祁连西段壳内强度相对软弱,地壳的缩短变形程度更大,表现为高海拔的山脉以及更厚的地壳,而祁连东段壳内变形及缩短程度相对较弱,表现为地势相对较平坦的临夏盆地和陇中盆地以及较薄的地壳厚度.东、西段壳内强度以及变形方式的差异可能与深部岩石圈地幔的结构相关.

     

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.     

Tidal effects on intra-continental earthquake initiation in the Tibetan Plateau and its adjacent areas*

To investigate the tidal effects on intra-continental earthquake initiation in the Tibetan Plateau and its surrounding areas, we selected over 1,500 focal mechanism solutions of inland earthquakes (epicenter locates at least 100 km to the coastlines) from Global Centroid Moment Tensor (GCMT) project and analyzed the p-values of tidal normal and shear stress as well as tidal Coulomb failure stress. For Coulomb failure stress calculation, we used Coulomb 3.40 software. We find that: (1) p-values of tidal stress change suggests a high tidal correlation of earthquake imitations with tidal normal stress change; (2) when tidal normal stress reached the local maximum values of compression and when tidal shear stress were closed to the positive peaks, earthquakes generated more frequently; (3) particular seismogenic environments such as strong continental plate interactions and the existence of fluids or rheologic substance possibly raise the tidal correlations and (4) higher sensitivity of earthquake initiation to earth tide presents along with higher seismicity, suggesting the rate of rain energy accumulation somehow has a dominating effect on the tidal correlation of earthquake initiation.     

The Pn wave velocities and the relief of Moho in the Tibetan Plateau

Eleven PASSCAL broadband digital seismic stations were employed in the Tibetan Plateau by the Sino-US team from September, 1991 to June, 1992. Seven of them were distributed along the Qinghai-Tibet highway, others in Maqin and Yushu of Qinghai Province, Linzhi and Xigatze of Tibet. The data included 31 local earthquakes recorded by these stations from July, 1991 to January, 1992. Considering the characters of digital data, we identified the seismic phases carefully in several methods using SAC softwares (Seismic Analysis Code) in SUN workstation. We compared the seismic phases after converting the seismograms of the single stations to the seismic profiles; analyzed the first arrivals of P waves in the incident planes by rotating 3 component seismic records; identified the seismic phases from the particle motion pictures. The Pn apparent velocities were calculated in the distance range of 230–1200 km from Linzhi earthquakes, western Changtang earthquakes, Xitieshan and Gonghe earthquakes and the earthquakes in India. The results show that the Pn velocities change slightly in the Tibetan Plateau (8.0–8.1 km/s). These values near the velocities at the uppermost mantle of the normal continents. The Moho undulation in the Tibetan Plateau was also studied by using Pn data by the time-term method. The primary results indicate that the Moho beneath the Tibetan Plateau is flat, and its depths are 67–70 km. The Chinese version of this paper appeared in the Chinese edition ofActa Seismologica Sinica,14, Supp., 593–600, 1992.