瞬变电磁波场转换算法的改进

地球物理电磁场数据与虚拟地震波场数据之间存在数学上的等效转换关系,通过这种等效转换,可有效提高地球物理电磁法对地下目标体分界面的辨识度.但是这种转换在数学上属于不适定问题,可采用奇异值分解法处理.由于大奇异值控制计算矩阵的主要信息,小的奇异值控制计算矩阵的次要信息,传统的截断奇异值分解法只保留大奇异值,而忽略小的奇异值,导致数值解不够精确.本文提出一种新的修正方案——改进截断奇异值法,采用岭估计方法计算由小的奇异值引起的虚拟波场.模型计算结果表明：改进截断奇异值法比传统的奇异值分解法得到的波场转换结果更好,对某煤矿采空区探测数据进行了处理,成功分辨出采空区分界面.

     

张衡一号卫星闪电哨声波扩散状态识别算法

闪电哨声波是由闪电激发的宽频带电磁脉冲,在穿越南北两半球沿地磁线传播时携带了大量的空间环境信息.由于在闪电哨声波中高频的部分先到达低频的部分后到达,导致其在时频图中呈现色散状.其传播路径的长短、传播路径中的电子密度成分以及反射次数等不同使得其存在多种扩散状态.为了进一步探索闪电哨声波的扩散状态与空间环境之间的关系,将闪电哨声波依据其扩散状态进行分类是现在一个亟需解决的问题.然而,目前的检测算法还无法对闪电哨声波扩散状态进行细分.基于此,本文以张衡一号(ZH-1)卫星感应磁力仪(SCM)的VLF波段的波形数据为研究对象,首次将闪电哨声波的散度信息作为其特征,统计并制作了2303张闪电哨声波的时频图像数据集并对其进行特征提取,最后将提取到的特征输入SVM分类器对闪电哨声波进行分类.实验结果表明该算法具有较好的分类效果,其准确率为94.35%、精确率为95.42%、召回率为98.58%、F1-Score为96.97%.     

基于人工源的甚低频电磁波空间传播特征统计分析

利用2005年1月至2010年11月DEMETER卫星记录的NWC发射站的VLF电场功率谱数据,采用指数拟合的方法,分析了VLF电磁波在卫星高度激发的电场空间分布和衰减特征.研究结果表明: (1) VLF电场在发射站上空及其磁共轭区有着很强的对应关系,存在南、北2个强电场中心涡; (2) 相对于发射站的位置,VLF电场中心点具有经度和纬度偏移,日侧地磁经度偏移均值大于夜侧,而地磁纬度偏移均值则小于夜侧; (3) 日侧VLF电场强度呈现出周期性的年变化; (4) 在VLF电场中心10°范围内,电场强度随距离快速衰减,衰减常数b在长达6年的时间内保持稳定.在以上研究结果基础上初步构建的卫星高度人工源电磁波空间分布特征,将为研究地表-电离层电磁波传播机理提供基础技术支撑.     

张衡一号电磁卫星在轨情况及主要的科学成果

张衡一号电磁卫星是中国地震立体观测体系的天基观测平台,其科学目标是获取全球电磁场、电离层等离子体、高能粒子数据,对中国及其周边开展电离层动态实时监测和地震前兆跟踪,弥补地面观测的不足,探索地震监测预测新途径.张衡一号电磁卫星系列的第一颗试验卫星于2018年2月成功发射,现已在轨稳定运行4年多;第二颗同类电磁卫星将于2023年6月左右发射.在轨测试、交叉定标工作表明张衡一号电磁卫星具备良好数据质量.在科学产出方面,张衡一号卫星全球地磁场参考模型是全球地磁场参考模型（IGRF）构建一个多世纪以来,唯一由中国科学家牵头且唯一采用中国数据制作的全球地磁场参考模型;基于张衡一号的电离层电子密度3D模型很好地重现了电离层结构特征;张衡一号电磁卫星在地震等自然灾害、空间天气事件监测方面显示出了良好的响应能力;在圈层耦合机理方面,关于地震电磁波跨圈层传播全波计算方法能够计算出岩石圈-电离层波导及电离层中的电磁场变化,证实了张衡一号卫星电磁场载荷探测地震低频电磁异常的能力.张衡一号卫星能够反映岩石圈的地震、甚低频发射站、岩石圈磁异常、大气层的闪电等活动.科学研究结果表明张衡一号电磁卫星与其它观测结果一致...     

用“嫦娥一号”卫星微波探测仪亮温反演月壤厚度和^3He资源量评估的方法及初步结果分析

CELMS是世界上首次从月球轨道对月表进行探测的被动微波遥感器,其探测的亮温是表面物理化学特性的直接反映,包含了表面温度、介电常数、月壤厚度以及表面地形等的综合信息.通过对微波辐射亮温特性的研究,能够建立这些物理化学特征参数与亮温的关系,从而达到对壳温的直接反演.结果表明,月壤厚度的分布范围多数在4～6m,5m以上的厚度区域占全月的43%以上.其次,利用CELMS所获得的亮温反演得出全月月壤表面介电常数和月壤厚度,根据表面介电常数的损耗角正切与3He丰度之间的线性关系,计算了全月3He丰度分布.利用微波辐射计探测的月壤厚度数据对全月3He资源量进行了估算,估算出全月3He资源量约为103万吨.     

DEMETER卫星监测的极低频和超低频电磁场数据分析

分析了DEMETER卫星上测量的极低频(ELF, 3—30 Hz)和超低频(SLF, 30—300 Hz)水平磁场. 其统计变化规律与地面上实测的此频段大气噪声变化规律一致, 并且数值差异也符合电波传播规律, 说明卫星上监测的电磁场来源于地面. 同时对DEMETER卫星上测量的ELF和SLF归一化波阻抗进行了深入地分析, 由电子密度与离子密度计算出的归一化波阻抗与由实测电磁场计算出的归一化波阻抗均有差异. 现有观测资料并不完全“自洽”, 尚有问题需深入研究.     

电磁波测井资料反演中Jacobi矩阵的快速算法及其特性分析

针对采用单发双收探头同时测量相位差和幅度比,测井响应与地层介电常数和电阻率两者都有关的电磁波测井资料反演问题,构造了其反演目标函数Jacobi矩阵J的快速算法.J直接给出了测井响应随地层参数变化的关系,利用J和它转置矩阵JT的有意义乘积J.JT和JT.J可以方便地对在非均质地层中测井响应特征和仪器的探测特性进行考察分析,为测井资料处理方法研究与仪器改进提供依据.     

A practical method for analysis of river waves and for kinematic wave routing in natural channel networks

The behaviour of river waves is described using a simplified dimensionless form of the momentum equation in conjunction with the continuity equation. Three dimensionless parameters were derived based on a quantitative linear analysis. These parameters, which depend on the Froude number of the steady uniform flow and the geometric characteristics of the river, permit quantification of the influence of inertia and pressure in the momentum equation. It was found that dynamic and diffusion waves occur mainly on gentle channel slopes and the transition between them is characterized by the Froude number. On the other hand, the kinematic wave has a wide range of applications. If the channel slope is greater than 1%, the kinematic wave is particularly suitable for describing the hydraulics of flow. Since slopes in natural channel networks are often greater than 1%, an analytical solution of the linearized kinematic wave equation with lateral inflow uniformly distributed along the channel is desirable and was therefore derived. The analytical solution was then implemented in a channel routing module of an existing simple rainfall–runoff model. The results obtained using the analytical solution compared well with those obtained from a non‐linear kinematic wave model. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

A note on the general concept of wave breaking for Rossby and gravity waves

A recently proposed general definition of wave breaking is further discussed, in order to deal with some points on which misunderstanding appears to have arisen. As with surface and internal gravity waves, the classification of Rossby waves into breaking and not breaking is a generic classification based on dynamical considerations, and not a statement about any unique signature or automatically recognizable shape. Nor is it a statement about passive tracers uncorrelated with potential vorticity on isentropic surfaces. A strong motivation for the definition is that proofs of the nonacceleration theorem of wave, mean-flow interaction theory rely, explicitly or implicitly, on a hypothesis that the waves do not break in the sense envisaged.The general definition refers to the qualitative behaviour of a certain set of material contours, namely those, and only those, which would undulate reversibly, with small slopes, under the influence of the waves' restoring mechanism, in those circumstances for which linearized, nondissipative wave theory is a self-consistent approximation to nonlinear reality. The waves' restoring mechanism depends upon the basic-state vertical potential density gradient in the case of gravity waves, and upon the basic-state isentropic gradient of potential vorticity in the case of Rossby waves. In the usual linearized theory of planetary scale Rossby waves on a zonal shear flow, the relevant material contours lie along latitude circles when undisturbed.     

基于频谱分析识别电磁波信号干扰与地震异常

处理北京地区2009-2012年5个高采样率数字CNEM08-Ⅰ型电扰动台站数据,通过频谱分析,研究数字电磁波正常本底信号,地铁、地电供电、电磁感应等于扰信号,以及地震异常信号的频谱特征.结果表明：在时间域,数字电磁波的持续型干扰信号与震前电磁波信号表现相似,为连续高值脉冲信号;而在频域,数字电磁波干扰信号往往影响频带较窄,优势频率能量突出,优势频率频带窄到近乎以谱线的形式出现,谱线具有离散性、谐波性、衰减性特征;而震前信号具有连续的较宽频带,衰减较慢.     

单向传播子的局部平面波分解以及在定向照明分析和目标特征成像中的应用

本文基于波场的局部平面波分解,得到空间和方向都具有局部性的局部平面波小波束,并由此对Fourier有限差分传播算子进行局部平面波分解.这种用小波束分解的单向传播算子,可被用来对采集系统进行定向照明分析和采集倾角响应估算,以分析采集系统布局和上覆结构对面向目标的叠前偏移成像质量的影响.进而,利用局部平面波成像矩阵及其成像相册,根据目标结构的主倾角方向,抽取并叠加部分局部平面波像,可以进行目标结构定向化特征成像.最后,对具有速度强横向变化上覆结构的陡倾角目标断层的复杂二维SEG-EAGE盐丘模型数据,进行采集系统目标照明分析和目标结构定向化特征成像.