海面电磁波散射的数值仿真

本文采用数值仿真的方法,在双尺度海浪模型下,在计算机上进行了电磁波与海浪相互作用过程的数值实验。计算了VV和HH极化波散射系数与入射角度、风速、风向等海况参数间的关系,并将计算结果与美国海军研究实验室（NRL）的四频率雷达测试数据做了比较,我们的结果比N.W.Guinard and J.C.Daley计算结果有明显改进。     

电磁波对轴对称二维层状介质的散射

本文讨论了任意N层平面分层,每层又可具有任意柱面分层的轴对称二维非均匀有耗介质结构,分析电磁波在其中的传播、散射特性.由于采用电磁场的数值模式匹配理论,径向用离散数值本征模式替代连续模,纵向则用模式匹配方法导出场递推关系的解析表达式,大大减少了数值计算量,而计算精度不变.场的数值结果可很好的再现地下电参数剖面.相应的数值分析程序可用于从感应测井到电磁波测井的计算机辅助解释.     

电磁波对轴对称二维层状介质的散射

本文讨论了任意N层平面分层,每层又可具有任意柱面分层的轴对称二维非均匀有耗介质结构,分析电磁波在其中的传播、散射特性.由于采用电磁场的数值模式匹配理论,径向用离散数值本征模式替代连续模,纵向则用模式匹配方法导出场递推关系的解析表达式,大大减少了数值计算量,而计算精度不变.场的数值结果可很好的再现地下电参数剖面.相应的数值分析程序可用于从感应测井到电磁波测井的计算机辅助解释.     

热源激发重力波特征以及波流作用的数值模拟研究

本文在二维等温可压大气中引入了一个随时间和空间变化的热源扰动,分别以静止风和中纬1月份月平均向东的纬向风急流为背景,对不同背景下热源激发的重力波的传播详细过程及其特性进行了数值模拟研究.热源激发出来的重力波在初始阶段有很宽的频谱范围,随后由于重力波的传播效应,水平波长和垂直波长分布范围随时间都有所减小.顺风传播的重力波的小尺度和低频部分会容易被急流吸收,从而加强了对流层急流,而逆风传播的重力波更容易上传,会导致中间层区域向西的背景风增强.这体现了低层大气急流对中间层大气风场结构的影响.热源的尺度直接决定激发波的尺度;激发波的垂直尺度和时间尺度对热源的变化比其水平尺度更敏感.     

泡沫覆盖的随机粗糙海面的双站散射和热辐射

从双尺度随机粗糙面的散射理论和矢量辐射传输理论出发,将具有白帽泡沫覆盖的风驱海面模拟成一层离散球形粒子下垫双尺度随机粗糙界面的复合模型．利用Ｐｉｅｒｓｏｎ的半经验海洋波高谱和修正的Ｃｏｘ和Ｍｕｎｋ的坡度分布函数,推导了强风驱使下白帽泡沫覆盖的随机起伏海面的双站散射系数和热发射率,得到了极化的双站散射和热发射与海面各物理参数之间定量的函数关系．数值计算的结果与已有的海洋遥感实验数据进行了比较和讨论．     

泡沫覆盖的随机粗糙海面的双站散射和热辐射

从双尺度随机粗糙面的散射理论和矢量辐射传输理论出发，将具有白帽泡沫覆盖的风驱海面模拟成一层离散球形粒子下垫双尺度随机粗糙界面的复合模型．利用Ｐｉｅｒｓｏｎ的半经验海洋波高谱和修正的Ｃｏｘ和Ｍｕｎｋ的坡度分布函数，推导了强风驱使下白帽泡沫覆盖的随机起伏海面的双站散射系数和热发射率，得到了极化的双站散射和热发射与海面各物理参数之间定量的函数关系．数值计算的结果与已有的海洋遥感实验数据进行了比较和讨论．     

海浪破碎对海面微波后向散射系数的影响

在海面波破碎区，假定随机粗糙的海面被两层不同散射性质的球形粒子覆盖，上层是由海面飞沫组成的球形Ｒａｙｌｅｉｇｈ粒子层，下层是由气泡组成的球形Ｍｉｅ粒子层，根据大量观测和实验的统计结果，确定了两层散射粒子的平均半径和单位体积的粒子数；并用迭代法求解随机粗糙海面上的两层粒子的矢量辐射传输方程．根据风波破碎时白冠覆盖率和海面飞沫、气泡的统计模型，给出了一个新的风驱海面的微波散射理论模型．利用这一模型定量地给出了海面后向散射系数和风速、视角、极化和白冠覆盖率等特征参量之间的函数关系，并研究了覆盖在波破碎区的散射粒子对海面后向散射系数影响程度．     

倾斜入射快纵波在饱和土中单个圆柱体周围的散射

在Biot饱和土波动理论的基础上,采用波函数展开法,研究了饱和土体中单个圆柱体对倾斜入射PI波的散射特性,计算了背向散射谱和总散射截面积。结果表明,饱和土体中PI波倾斜入射时,随着倾斜入射角的增大,总散射截面积在减小,产生的散射波主要以PI波和SV波为主;随着饱和土体渗透系数的减小,PI波、PⅡ波和SV波背向散射谱平均幅值均呈增大趋势,但PI波背向散射谱幅值变化程度较小。     

斜入射平面SH波在层状半空间中沉积谷地周围的三维散射

The indirect boundary element method （IBEM） is used to study three-dimensional scattering of obliquely incident plane SH waves by an alluvial valley embedded in a layered half-space. The free-field response of the layered half-space is calculated by the direct stiffness method, and dynamic Green＇s functions of moving distributed loads acting on inclined lines in a layered half-space are calculated to simulate the scattering wave field. The presented method yields very accurate results since the three-dimensional dynamic stiffness matrix is exact and the moving distributed loads can act directly on the valley boundary without singularity. Numerical results and analyses are performed for amplification of obliquely incident plane SH waves around an alluvial valley in a uniform half-space and in single layer over half-space. The results show that the three-dimensional responses are distinctly different from the two-dimensional responses, and the displacement amplitudes around alluvial valleys in a uniform haft-space are obviously different from those in a layered half-space.     

地震散射波的高精度数值模拟与振幅分析

随着地震勘探要求和技术的不断提高,散射波地震勘探方法逐渐引起人们的重视,尤其在构造复杂地区的高精度勘探中,散射波理论具有广泛的应用前景.本文在讨论了现阶段几种散射波数值模拟方法的利弊后,设计了一种基于微扰论的FK域积分法,在散射场的二次震源和空间能量衰减处理两方面做了改进,其计算精度和效率均得到了提高.此外,采用该算法针对散射波动力学进行了正演模拟试算,从扰动介质空间分布和扰动量两个角度定量地分析了散射波振幅动力学方面的特征.在此基础上得到了五个经验常数,并给出了对应的计算公式和物理意义,通过这五个常数可以划分散射波不同形态的动力学特征.     

起伏地表地震波正演数值模拟

常规起伏地表地震波数值模拟均将地表以上的介质视为真空介质来处理,而这与实际情况不符。为解决这一问题,将地表以上介质视为声学介质,使地震波在该介质中以350m／s的速度传播。以两层起伏地表速度模型为例,分别采用声波和各向同性弹性波波动方程进行正演数值模拟,并与常规基于真空介质假设的计算结果进行对比,结果表明,基于声学假设的模拟记录可以更加有效地模拟真实的数据采集,并且反射波同向轴具有更好的连续性。     

海面有效辐射的数值分析

本文基于大气辐射的基本概念和原理,对海面有效辐射进行分析讨论。首先,根据近海面大气边界层中的气温和湿度廓线跟风速廓线的相似性,采用海面粗糙参数z_0来定义海面。其次,由海面有效辐射的定义和大气辐射理论导出海面有效辐射的一般表达式。然后,对海洋大气的垂直结构作了分层描述,从而对海面有效辐射一般表达式进行具体运算,并且求得简化分析式。最后,利用海洋观测站资料,对本分析式和一些经验公式进行计算和对比。结果表明,晴天与阴天的海面有效辐射值相差较大,可是它们随海面风速的变化均甚小。     

海面有效辐射的数值分析

本文基于大气辐射的基本概念和原理,对海面有效辐射进行分析讨论。首先,根据近海面大气边界层中的气温和湿度廓线跟风速廓线的相似性,采用海面粗糙参数z_0来定义海面。其次,由海面有效辐射的定义和大气辐射理论导出海面有效辐射的一般表达式。然后,对海洋大气的垂直结构作了分层描述,从而对海面有效辐射一般表达式进行具体运算,并且求得简化分析式。最后,利用海洋观测站资料,对本分析式和一些经验公式进行计算和对比。结果表明,晴天与阴天的海面有效辐射值相差较大,可是它们随海面风速的变化均甚小。     

地下目标瞬时散射的时域有限差分法数值模拟

采用时域有限差分（ＦＤＴＤ）法数值模拟电磁脉冲波的入地传输，以及地下二维目标的瞬时散射，详细讨论了ＦＤＴＤ法中主要参数的取值原则．在稳定条件下所取时间间隔随波进入不同煤质而不同，以满足因果律．通过数值计算证明，在无耗空间得到的吸收边界条件也适用于有耗媒质．数值模拟在地面接收到的地下目标的回波响应与有关文献的结果一致．     

高频地波雷达东海海洋表面矢量流探测试验

OSMAR2000高频地波雷达系统采用线性调频中断连续波体制，天线阵收发共用，应用多重信号分类法（MUSIC）和最小方差法（MVM）获得海面回波到达角. 2000年10月23～29日进行了OSMAR2000同传统海洋测量设备以及其他雷达系统的对比验证试验. 文中首先介绍雷达系统和提取海流信息所用的回波到达角估计算法，然后给出这次试验中海洋表面矢量流的有关对比测量结果. 结果表明了所研制雷达系统以及所采用信号处理方法在海洋表面流探测中的有效性.     

NUMERICAL SIMULATION OF 1998 RED TIDE OF THE BOHAI SEA

1 INTRODUCTION The Bohai Sea, located in East China, consists of five parts: Bohai Bay, Liaodong Bay, Laizhou Bay, Central Bohai and the Bohai Strait, as shown in Fig.1. The average water depth of the semi-enclosed sea is only 17 m. The maximum water depth is 70 m, measured in the Bohai Strait. Surrounding the Bohai Sea are 17 industrial cities, including Beiijing, Tangshan, Tianjin, Dalian, Huanghua and Dongying. More than 50 rivers, including the Haihe, Liaohe, Yellow, and …     

1927年古浪8级大震破裂的三维数值理论模拟

在数值模拟计算的基础上,进一步从理论上论证了１９２７年古浪８级大震地表破裂带较短的原因．通过对地震烈度分布形态,地表破裂受阻的终止过程,理论模拟结果所显示的位移矢量的衰减过程,断裂受阻变形及最大剪应力分布特性等问题的研究,认为分布在主破裂带东西两端部的ＮＮＷ向断裂起到了“障碍构造”的作用,阻止了主破裂向东西方向的延伸扩展．     

声波方程逆散射反演的近似方法

我们在文献[1]里研究了介质参考波速沿某个方向线性变化时的三维声散射理论,导出了声波方程逆散射反演问题解的解析表达式.考虑到应用时的实际条件,本文根据上述反演方法导出2.5维模型的声波方程逆散射反演的波速扰动计算公式,给出该方法在“高频”近似条件下的波速扰动反演计算公式,从而使我们提出的“参考波速线性变化时的声波方程逆散射反演”理论更接近实际应用条件.本文给出的这些反演公式仍然具有原方法的优点,即不但可以使Born近似的假定在大多数情况下能得以满足,而且可以利用快速Fourier变换来快速实现介质波速扰动的反演成象.     

声波方程逆散射反演的近似方法

我们在文献[1]里研究了介质参考波速沿某个方向线性变化时的三维声散射理论,导出了声波方程逆散射反演问题解的解析表达式.考虑到应用时的实际条件,本文根据上述反演方法导出2.5维模型的声波方程逆散射反演的波速扰动计算公式,给出该方法在“高频”近似条件下的波速扰动反演计算公式,从而使我们提出的“参考波速线性变化时的声波方程逆散射反演”理论更接近实际应用条件.本文给出的这些反演公式仍然具有原方法的优点,即不但可以使Born近似的假定在大多数情况下能得以满足,而且可以利用快速Fourier变换来快速实现介质波速扰动的反演成象.