呼图壁地下储气库部分区域地表垂直形变机理研究

利用在呼图壁地下储气库开展的2013~2015年7期二等水准测量获得的高差数据,对由于地表气井压力变化影响而发生的地下储气库地表垂直变形进行了分析。研究表明,呼图壁地下储气库区的地表变形除了构造成因引起的盆地下沉以外,其他主要形变成因来源有2个方面：一个是呼图壁地区的地下水超采影响着该地区的地表垂直变化;另一个是储气库集采气期间井口压力变化影响下的地表沉降,根据计算,储气库每MPa气井压力变化影响到的地表变化约为0.625~1.125mm。     

青藏高原植被变化与地表热源及中国降水关系的初步分析

利用设在青藏高原的5个自动气象站（AWS）近地层梯度观测资料、归一化植被指数（GIMMS NDVI）和中国624个台站月降水资料,初步分析了青藏高原植被变化与地表热源及中国降水的关系．结果表明：青藏高原植被与地表热源之间存在明显的正相关关系．高原西部感热与NDVI的正相关关系较高原东部显著,而高原东部地表潜热与NDVI的正相关关系则好于高原西部．植被改善后,各季节地表热源以增加为主,尤其夏季,热源增量最大;冬、春季感热对地表热源增量贡献较大,潜热贡献相对较小;夏、秋季感热与潜热对地表热源增量贡献同等重要．青藏高原植被与中国夏季降水相关系数从南到北,呈“＋-＋”带状分布．植被变化引起的高原地表加热异常可能是影响中国夏季降水的重要因子之一．     

三维RVSP技术在复杂地表条件矿井中的应用

在碳酸盐裸露、厚黄土覆盖和山前带等地表条件异常复杂地区,传统三维地震勘探无法有效开展。为查明这类地区煤系地层及构造发育情况,对三维Reverse Vertical Seismic Profile(以下简称RVSP)技术进行系统深入地研究,突破RVSP技术在数据采集、处理方面的难题,并成功在某煤矿进行应用,共完成全区8个孔位的数据采集工作,完成采样物理点438个,合格率100%。对采集的数据进行静校正、RVSP-CDP等效地面变换等处理后,开展相关解释工作,控制煤层断层38条,较好地控制了3#、5-3#、6-3#、8#等主要煤层底板深度和起伏形态,取得较好的效果。     

高分辨率近地表速度模型重建及在静校正中应用

基于微测井技术和层析反演方法的各自优点,本文发展了基于微测井资料进行层析反演重建高分辨率近地表速度模型的方法,并进行了相应的高精度静校正量的计算,最后在我国南方某地区进行了实际应用.结果表明,该方法对于解决复杂地表条件下的近地表速度高分辨率建模以及高精度静校正问题具有较好的应用价值.     

起伏地表下的直接叠前时间偏移

提出了一种新的叠前时间偏移方法和流程,可不必应用野外静校正,直接对起伏地表采集的地震数据进行叠前时间偏移.本文采用输入道成像方式,通过基于稳相点原理给出单道数据的走时和振幅计算方法,发展了一个表驱动的叠前时间偏移算法.偏移方法可依据同相轴是否被拉平确定叠加速度和修正近地表速度模型,也可依据拟成像的构造倾角,自适应地确定偏移孔径;后者既减少了偏移计算量,也压制了偏移噪声.文中用二维起伏地表的断陷盆地模型的理论数据验证了所发展方法的成像效果.     

带先验约束的地表参数提取的有效反演方法

地球表面的各向异性特性可以用地表二向反射函数（BRDF）恰当地描述.BRDF的核心是利用线性核驱动模型,数学上表述为各向同性核、体散射核和几何光学核的线性组合.随着多角度遥感领域的发展,BRDF模型越来越被看作是可以反演重要的有关地表生物的或气候的参数,比如说叶面积指数和地表反照率.一个线性逼近的核驱动BRDF模型通常可以写成下述形式（Roujean等,1992）：fiso＋kvol（ti,tv,φ）fvol＋kgeo（ti,tv,φ）fgeo=r（ti,tv,φ）,其中r表示地表的二向反射;kvol和kgeo为通常所说的核函数,即为已知的入射和观测几何特性的函数,分别描述了体散射和几何散射（包括折射和反射）;ti是太阳方向天顶角,tv是观测方向天顶角;φ表示太阳-观测方向的相对方位角;fiso,fvol和fgeo为未知的待反演参数,可以用来拟合观测.计算过程的稳定性是由核矩阵的代数算子特征谱和观测噪音/误差来刻画的.因此为了计算地表反照率,成功反演模型参数是至关重要的环节.我们首先考虑了为计算BRDF模型反演的光滑解方法.业已知道,这是一个不适定的反问题.不适定性是由线性核驱动BRDF模型的欠定性表征的,比如说观测严重不足或观测方向范围有限,或者是观测数据高度线性相关以及噪音的污染等.例如,一次单角度观测可以导致一个欠定的系统（核算子的零空间含有非零向量）或者系统无解（系数矩阵的秩不等于增广矩阵的秩）.因此,光滑性或正则化技巧应当加以利用来压制不适定性.Li等（2001）应用先验知识把原始模型转换为一个超定的模型并求得最小二乘解.Pokrovsky等（2002）应用QR分解反演BRDF模型.Wang等（2007）考虑到了反演的正则化策略并提出了不适定地表参数反演的一个完整的正则化理论.在文中,强调从不同的空间添加先验信息于反演模型中.首先从数学物理的观点,第一次提出了?     

利用GRACE卫星重力资料解算气候驱动的地表周年垂直形变

卫星重力和GPS测量技术可以监测地表流体(大气、海洋和陆地水)质量季节性迁移引起的地表周年形变;与陆地水等地表流体模型综合模拟的地表形变相比,卫星重力的形变监测结果避免了模型的精度不确定性带来的误差.本文利用前60阶GRACE卫星时变重力资料和“去相关”、组合滤波两类滤波方法分别解算了中国及邻区的地表季节性垂直形变,并与区内42个GPS台站上观测到的季节性信号进行了比较,发现采用“去相关”滤波方法处理后的结果优于采用组合滤波处理后的结果.文中采用“去相关”滤波方法,GRACE解算的周年垂直形变的振幅、相位和GPS结果总体上一致;少数站上GRACE和GPS得到的振幅或相位相差较大,主要因素可能与GPS解算策略、GPS观测资料的连续性或局部大气、水文过程等地球物理因素有关.在中国及邻区的陆地上GRACE解算的周年垂直形变的振幅最小值出现在TASH台站东南,约1×10-3 m;最大值出现在恒河—澜沧江流域,可达10×10-3 m.文中的结果证实了在中国及邻区可以用GRACE卫星重力这种新手段监测大尺度的地表周年垂直形变.     

用重力测量技术观测城市地表下沉的实验研究

本文用重力测量技术对城市地表下沉进行了实验研究,从2016年3月到2017年5月在武汉市内地表下沉较大的部分城区进行了7期流动重力观测实验,并用D-InSAR观测的垂向位移进行了验证.数值结果表明重力观测每期整网平差后点值平均精度都小于10×10^-8m·s^-2,说明采用重力观测能在城市内获得高精度的区域重力变化.第7期相对于第1期的结果与D-InSAR在大致相同时间段内地表垂直位移结果比较表明,重力增加的大部分区域与D-InSAR观测到的地表下沉区域相一致,说明这些区域的重力增加主要是由地表下沉引起的.从第2到7期相对于第1期的重力变化说明在近12个月的时间内测区最大重力变化约40×10^-8m·s^-2,且局部区域的重力值是逐渐增加的,说明地表下沉是持续进行的.本实验结果说明重力观测技术能为城市地表下沉提供重力观测约束和机制解释.

     

中国区域IGS基准站坐标时间序列非线性变化的成因分析

GPS坐标时间序列呈现显著的季节性变化,通常认为大气压、非潮汐海洋负载及水文负载(统称为地表质量负载)是引起测站谐波变化的主要因素.本文计算了不同地表质量负载造成的测站位移,以此修正中国区域11个IGS基准站的坐标时间序列.建立了地球物理现象与测站季节性变化及噪声特性之间的初步数值联系,认为其会造成测站的噪声特性变化,主要表现为带通及随机漫步噪声特征,且仅能减小测站U分量的周年运动,但并不是造成测站U分量半周年运动及水平方向周年运动的主要原因.深入分析了造成中国区域IGS基准站非线性变化的其他可能因素,重点探讨了周日(S1)、半周日(S2)大气潮汐对基准站周年振幅的贡献,由此提出S1、S2大气潮汐是造成中国区域IGS基准站周年运动,尤其是中南部测站垂向周年运动的主要因素之一.     

植被覆盖状况影响中国地表气温变化的观测事实

利用NOAA/AVHRR归一化植被指数（NDVI）及观测气温与再分析地表气温的差值（Observation Minus Reanalysis, OMR）分析了植被覆盖状况对中国地表气温变化的影响.结果表明,地表气温OMR趋势值与NDVI在空间上呈现出显著的负相关关系,植被覆盖状况差（NDVI小于0.1）的区域地表升温较为显著,气温OMR趋势值超过0.2℃/10a,而植被覆盖度高（NDVI大于0.5）的区域气温OMR趋势值则变化不大,甚至出现降温.气温OMR趋势值对植被的季节变化还有着敏感的响应.不同区域植被覆盖状况的差异可能导致中国地表气温变化对全球变暖的响应不同,预测中国未来气候变化需要考虑植被覆盖状况及其动态变化的影响.     

反演地表质量变化的附有空间约束的三维加速度点质量模型法

重力卫星可以在相同误差尺度下对全球质量变化进行连续重复观测,并在近十余年来取得了巨大成功,探索重力卫星数据精化处理方法和相关应用研究具有重要意义.本文基于三维加速度点质量模型法的基本原理,进一步发展建立了时变重力场模型球谐位系数的变化和地面点质量变化的关系,可有效考虑地表质量变化导致的负荷形变的影响;引入等权形式、线性形式、指数形式和高斯形式的空间约束方法处理南北条带噪声和向下延拓导致的病态问题,并与零阶Tikhonov正则化方法进行对比分析.采用模拟数据和一个月的实测GRACE时变重力场模型计算全球质量变化,对三维加速度点质量模型法和几种空间约束方法进行对比分析验证.计算结果表明,对于3°等面积的全球格网质量点,高斯和指数形式空间约束方法的最优相关距离约为500 km,等权和线性形式空间约束方法的最优相关距离约为600 km,各方法均可有效处理条带噪声的影响,四种空间约束方法的计算效果优于零阶Tikhonov正则化方法,本文的相关方法为进一步利用三维加速度点质量模型法监测全球质量变化提供了借鉴.

     

起伏地表叠前偏移在YCN探区的应用研究

陆地勘探中地表起伏是资料处理一个非常重要影响因素,常规处理通过静校正使观测处在一个水平表面上.但静校正技术中射线垂直出射的假设往往不能成立,带来校正误差,而煤层因其埋深较浅,由地表起伏带来的这种误差尤为突出.起伏地表叠前偏移通过还原炮检点真实位置,能有有效消除静校正带了误差.针对YCN区域,分析了地质条件和表层状况,采用起伏地表叠前偏移处理流程.构建了成像基准面,建立基于成像面的速度模型,采用起伏地表的叠前偏移方法进行成像.实际资料处理结果表明,相对常规叠前偏移处理,提高了目的层分辨率,改善了成像聚焦效果.     

中国地表气温变化对土地利用/覆被类型的敏感性

利用观测气温与再分析气温的差值分析了近40年中国地表气温变化对土地利用/覆被类型的敏感性.结果表明：土地利用/覆被类型对地表气温变化具有稳定的、系统性的影响,在全球变暖背景下各类型的响应不同,以沙地、戈壁和裸岩石砾地为主的未利用地升温幅度最大,为0.21℃/10a;其次是草地、耕地和城乡、工矿、居民用地,分别为0.12,0.10,0.12℃/10a;林地升温趋势最弱,为0.06℃/10a.总体来看,沙地、戈壁等未利用地和人类活动较多的区域地表升温幅度大,植被覆盖状况好的区域升温趋势则较弱;同一一级类型下理化特性及生物过程相似的二级类型对地表气温的影响程度相近,土地利用/覆被类型的变化需要达到一定的强度,导致地表特性发生本质改变后才会对局地气温产生较明显的影响;同一土地利用/覆被类型下,中国东部人类活动强度大的区域升温更为明显.这一结果为众多土地利用/覆被变化对气候影响的数值模拟试验研究提供了观测事实的支持.在区域尺度上预测未来中国气候变化不仅要考虑温室气体增加的影响,还要考虑土地利用/覆被类型及其变化的影响.     

遥感与实测地表温度的对比分析及在地震研究中的意义

伴随着空间观测技术的发展,卫星热红外遥感在地震领域受到越来越多的关注,同时存在许多基础性工作亟待完善.本文以由卫星遥感影像与实际测量两种不同方法获取的地表温度为基础,选取2006年3月~2008年2月近2年的数据,进行遥感与实测地表温度之间的对比研究.分析结果表明遥感与实测地表温度之间:夜间差值比白天要小,白天的相关性比夜间相关性差;无论是白天还是夜间,长周期信号相关性比短周期要好,对于几十天以上的变化,两者相关程度均极高.意味着分析地表温度的长周期变化时,选用白天或者夜间数据产品没有实质性区别.通过本文分析,初步明确了遥感地表温度与实测地表温度之间的相关性,有助于选取合适的遥感资料开展地震研究.     

中国区域陆表热力作用时空分布及异常变化区域的成因

基于互补相关理论,通过20cm蒸发皿气象观测数据分析了中国区域1980～2000年地表热力时空变化和分布．结果显示：四川盆地为中心的长江中上游流域和黑龙江北部地区热力作用显著异常增强;新疆和云南部分区域热力作用显著减少．上述区域内低云覆盖率也同步发生显著的异常变化．通过西太平洋副热带高压波动数据和热带风暴频率资料证实,天气系统是造成地表热力异常分布的主要原因,并合理地解释了中国大部分区域年降水周期性和准周期性波动的成因．同时利用NOAA—AVHRR卫星遥感数据,分析了下垫面性质变化对地表热力异常分布的影响．在地表植被增加区域,地表热力作用下降;在地表植被减少强度最大的城市化周边地区,热力作用显著增强,而更大范围的热力增强却与天气系统引发的低云异常减少有关．     

南京地电阻率长趋势变化与区域应力调整的关系研究

江苏南京台北南测道2013—2016年年初出现了与邻近的南京江宁台同步的地电阻率长趋势上升变化,2016年的年中出现了与江宁台和稍远距离的江苏高邮、新沂台同步的趋势下降变化。本文用年变形态、消除年变等数据处理方法并联系该区降雨量分析了南京台等地电阻率长程观测数据,基于视电阻率变化与地下介质内部骨架电阻率ρ°、裂隙水电阻率ρf、裂隙率ν之间的本构关系讨论了地电阻率趋势变化的原因,得到:该台南北向测道地电阻率趋势上升变化起因于台站及周边区域性地下介质的应力调整过程,动力来源可能是本区域地壳局部构造运动。     

近地表密度估计的重力贝叶斯分析方法及在云南地区的应用

基于布格重力异常相对于地形起伏光滑分布的约束条件,从一维自由空气重力异常数据出发,采用贝叶斯方法估算近地表岩石密度,同时采用三次B样条函数拟合布格重力异常,获取光滑分布的布格重力异常.数据拟合和光滑约束之间的权重采用Akaike贝叶斯准则（ABIC准则）自动确定.均匀剖分模型和不均匀剖分模型数据试验都验证了该方法的有效性.相关参数评价表明,足够多的样条系数可以提高估计结果的准确性,样条系数的个数接近测点数时可获得较稳定的估计结果.增大异常的噪声水平时,ABIC准则可有效地自动增大先验光滑约束的权重.云南地区两条重力剖面应用结果表明,剖面沿线的近地表密度值起伏变化明显（达2.45~2.8 g·cm^-3）,前寒武纪和古生代地层密度相对较高（主要为2.53~2.75 g·cm^-3）,而中生代密度较低（2.45~2.73 g·cm^-3）;本文估计的近地表密度结果与区域物性资料及地表地质特征较吻合;估计的剖面布格重力异常具有光滑性;红河断裂两侧近地表密度差异较大,可达0.4 g·cm^-3.本文获得的两条剖面近地表密度结构和布格重力异常为该区深部结构与构造研究提供更可靠的重力基础数据.

     

中国东部地区地磁台站链Sqsub>(H)的季节变化

本文利用中国东部沿120E经度线附近纬度均匀分布的十个地磁台站地磁静日变化水平分量的资料和主分量分析法,给出了详尽的Sq(H)季节变化随纬度分布的剖面及Sq电离层等效电流体系视焦点纬度.分析表明,Sq(H)中2的变化,主要由于电离层中等效电流体系对称轴偏离地磁轴引起的.