中国近海海平面季节尺度变化的时频分析

用连续小波变换方法，对中国近海验潮站资料(20～30a)和Topex/Poseidon卫星测高海平面变化资料(1992年10月～1998年9月)进行分析，给出了南海、黄海和东海海平面变化在季节尺度上的时频特征. 结果表明，黄海和东海的海平面变化较相似，存在显著的周年和准双月的振荡信号；南海具有较明显的周年信号和较弱的半年周期信号；浅海区和深海区的海平面季节尺度变化在周期性与强度上存在明显差异.     

GEOSAT卫星的ERM测高数据处理与中国近海海平面

对ＧＥＯＳＡＴ测高卫星在中国近海区域（０°－３５°Ｎ,１０５°－１２７°Ｅ）以及１２７°－１３５°Ｅ内６个ＥＲＭ周期（１９８７年１月１日－４月１２日）的地球物理数据记录（ＧＤＲ）中的数据进行了编辑和预处理．根据卫星弧段的实际长度选取了混合轨道误差模型,并采用最小二乘技术对上升弧段与下降弧段交叠点处的不符值进行了平差计算．处理结果表明,所选用的方法可以大大地消除径向轨道误差的影响,使交叠点处的不符值由原来的５６ｃｍ（ＲＭＳ）降低到现在的２４ｃｍ（ＲＭＳ）在此基础上,构造出６个１°×１°的中国近海海平面及其平均海平面．该平面被称为＂测高大地水准面＂与美国Ｏｈｉｏ州立大学的ＯＳＵ９１Ａ重力场模型的大地水准面相比,两者具有同等量级的精度及一致的形态。     

联合卫星重力、卫星测高和海洋资料研究中国南海海平面变化

利用卫星测高、GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)卫星重力和海洋实测与模式资料,在季节和年际尺度上,探讨了海水比容变化和海水质量变化对中国南海海平面变化的影响.在季节尺度上,利用测高和ECCO(Estimation of the Circulation and Climate of the Ocean)模式得到的南海海水质量引起的海平面变化的周年振幅和GRACE卫星独立观测的结果在地理分布上有很好的一致性.GRACE卫星观测到海水质量引起的南海平均海平面变化具有明显的季节性变化,其周年振幅为(2.7±0.4)cm;利用另一种独立的方法(测高减比容)得到的平均海平面周年振幅为(2.7±0.3)cm,两者符合得很好.在年际尺度上,南海平均海平面变化表现出明显的年际变化特征,且主要为比容海平面变化的贡献.卫星测高结果表明,1993～2009年的南海平均海平面变化为(5.5±0.7)mm/a,明显高于同期全球平均海平面变化趋势(3.3±0.4)mm/a.GRACE卫星观测到的海水质量变化没有表现出明显的趋势信号,这说明南海整体上与周边海域或陆地水的水循环是平衡的.     

利用卫星测高数据推求中国近海及邻域大地水准面起伏和重力异常研究

首先对中国近海及邻域（0°-40°N,105°─135°E）内4年的T／P卫星测高数据（1992－10-03-1996－10－09）和1年多的ERS－1卫星测高数据（1992－10－23-1994－01－20）进行了预处理以剔除数据中的粗差影响．然后,对卫星的重复轨迹采用"共线"处理方法得到该海域的平均海平面．在扣除海面地形的影响后得到该海域30'×X30'大地水准面起伏。再分别采用Stokes公式逆运算加FFT技术和最小二乘配置法恢复出该海域30'×30'海洋重力异常．所得到的海洋大地水准面起伏精度为8．5cm,恢复出的重力异常的精度为35×10－5m／s2．     

利用卫星测高数据推求中国近海及邻域大地水准面起伏和重力异常研究水

首先对中国近海及邻域（0°-40°N,105°─135°E）内4年的T／P卫星测高数据（1992－10-03-1996－10－09）和1年多的ERS－1卫星测高数据（1992－10－23-1994－01－20）进行了预处理以剔除数据中的粗差影响．然后,对卫星的重复轨迹采用"共线"处理方法得到该海域的平均海平面．在扣除海面地形的影响后得到该海域30'×X30'大地水准面起伏。再分别采用Stokes公式逆运算加FFT技术和最小二乘配置法恢复出该海域30'×30'海洋重力异常．所得到的海洋大地水准面起伏精度为8．5cm,恢复出的重力异常的精度为35×10－5m／s2．     

近四年全球海水质量变化及其时空特征分析

本文利用卫星重力、卫星测高和海洋温盐数据反演计算全球海水质量变化,并分析其时空变化特征.卫星重力数据利用2003年1月~2006年12月的GRACE月时变重力场球谐系数,同时考虑替换一阶项和C20项,并进行了相关误差滤波、高斯滤波和陆地水文信号泄漏改正,计算得到海洋等效水高变化;利用相同时间跨度的卫星测高数据和海洋温度、盐度水文观测数据,计算全球海平面变化和比容海平面变化,反演得到海水质量变化.反演的两种海水质量变化的年际变化特征一致性较好.三种数据得到的长期趋势变化,与1993~2003年的结果相比,可以看出,海水质量变化加速,并已成为全球海平面上升的主要因素.     

集成奇异谱分析和自回归滑动平均预测日本近海海平面变化

本文从日本沿岸选取了28个验潮站及联测的GPS站,利用奇异谱分析（Singular Spectrum Analysis,SSA）和SSA+自回归滑动平均（Auto Regression Moving Average,ARMA）方法预测了2014—2018年的近海海平面变化和地壳垂直变化.并用同时段的验潮及GPS的实际测量值进行验证,结果显示,SSA+ARMA预测的相对海平面精度为0.0357~0.0607 m,地壳垂直运动的精度为0.0049~0.0077 m,绝对海平面的精度为0.0433~0.0683 m,且三者SSA+ARMA的预测结果均优于只用SSA预测的结果.在此基础上本文利用SSA+ARMA预测了日本沿岸2019—2023年的近海绝对海平面变化,结果显示,2019—2023年的平均海面高较往年（2014—2018）升高0.0353 m,2003—2023年绝对海平面的变化率为0.0039 m·a^-1,预测结果较为理想.

     

由TOPEX/Poseidon和Jason-1/2探测的1993—2012中国海海平面时空变化

海平面变化是社会经济发展和科学研究的重要内容.利用1993年1月至2012年12月共20年的TOPEX/Poseidon、Jason-1和Jason-2卫星测高数据,研究中国海海平面的时空变化.首先通过三颗卫星伴飞阶段数据得到三颗卫星之间的逐点海面高系统偏差,进行逐点海面高改正,建立了20年的中国海海面高异常时间序列.分析了中国海海面高异常空间分布,给出了1月到12月月均平均海平面异常的空间变化规律.分析了中国海海面高异常的时变规律,分别给出了年、季度和月的海面上升速率.利用小波分析研究了中国海海面高异常周期变化规律,分别给出了渤海、黄海、东海和南海的海面高变化周期.讨论了ENSO对海面高异常的影响.     

集成奇异谱分析和自回归滑动平均预测日本近海海平面变化

本文从日本沿岸选取了28个验潮站及联测的GPS站,利用奇异谱分析（Singular Spectrum Analysis,SSA）和SSA+自回归滑动平均（Auto Regression Moving Average,ARMA）方法预测了2014—2018年的近海海平面变化和地壳垂直变化.并用同时段的验潮及GPS的实际测量值进行验证,结果显示,SSA+ARMA预测的相对海平面精度为0.0357~0.0607 m,地壳垂直运动的精度为0.0049~0.0077 m,绝对海平面的精度为0.0433~0.0683 m,且三者SSA+ARMA的预测结果均优于只用SSA预测的结果.在此基础上本文利用SSA+ARMA预测了日本沿岸2019—2023年的近海绝对海平面变化,结果显示,2019—2023年的平均海面高较往年（2014—2018）升高0.0353 m,2003—2023年绝对海平面的变化率为0.0039 m·a^-1,预测结果较为理想.     

甘肃大地电场的变化特征分析

对甘肃省平凉、松山、古丰、山丹、高台、嘉峪关、瓜州7个台站的地电场分钟值、小时值的日变特征进行了对比,对2012年3月地电场小时值进行了频谱分析,同时结合地磁场H分量、分量应变(固体潮)进行了对比分析。结果表明:1地电场静日的日变化都很明显,呈明显"双峰"和"单谷"形态,并且NS向与EW向变化形态基本相同;各台站同测向及相互之间的自相关系数基本在0.85;不同台站之间同测向的相关系数多数在0.75以上;这是地磁场H分量与固体潮共同影响的结果。2通过频谱分析各台站的优势周期主要以12h和8h为主,但存在差异性,谱值最大相差20倍。3各台站的日变幅也不尽相同,其中,差异性主要表现为与地磁场和固体潮影响量的差异性,并与台站的位置、地质构造、电性结构、浅层电阻率等有很大关系。     

水位观测资料的小波变换及异常提取

利用小波分析方法对永安台水位观测资料进行处理,提取测点周边5次中强震前水位观测资料中存在的短临异常信息,通过分析,永安台水位资料对150 km范围内中强震前确实存在一定程度的异常反应。结果表明:小波分析方法能够有效地将一些高频信息从原数据中分离出去,并且能够得到清晰的前兆数据原始变化趋势,可以使今后各种长短期震前异常的识别变得更加容易。     

南海北部沙波运移的观测与理论分析

针对南海北部海域特点建立了模拟该区域小尺度沙波运移过程的准三维力学模型.以多波束海底地貌扫描数据和水文资料为基础,预测了研究区域沙波的运移,其结果在沙脊脊沟处与实际观测一致,而在脊背上与实际观测值存在差异.分析表明,本文所提出的物理模型可以用于预测南海海域以推移质泥沙运动为主的小尺度沙波运移规律.这一结果对该区域海底管线等工程设计是很有意义的.     

Contribution of satellite altimetry data in the geophysical investigation of the Red Sea Region, Egypt

Successful development of geodetic satellite missions has aroused new interest in determining global and regional gravity field based on satellite data. Satellite altimetry data enable direct determination of the geoid over sea regions. In Egypt, where land and marine geophysical data are inadequate because of rough topography and economic reasons, the use of satellite altimetry data is of special importance. The northern Red Sea region has been selected as a site for case study of the current research, after applying spectral analysis to reveal near-surface structure, the residual geoid of the studied region shows a good correlation with the known geologic features. Moreover, satellite-based gravity data enhance small-scale features and agrees well with land and marine gravity data. Thus, geoid undulation and satellite gravity data can be a complementary source of data to determine near-surface and deep structures.     

基于Daubechies小波分析的南京数字化钻孔形变震前变化特征研究

应用小波分析理论及其时频分析方法,阐述了高低频信息的识别和小波基的选取,并对南京地区2006—2012年数字化应变观测整点值资料进行了小波多分辨率分析。结果表明,六合台体应变小波分解7—9阶是频率最低的部分,异常信号的周期在24—30天左右,持续时间在1—2个月之间,具有明显的短期、临震异常特征;江宁台四分量应变的整点观测值的第9阶小波分解表明,在发生2次地震前,四分量中至少有3个方向的分量出现了明显的异常情况,这种异常周期通常在20—30天左右,其与高淳台的异常周期时间相当,它可能是地震的前兆信号。     

小波及小波包消噪方法在山西北部水准数据处理中的应用

文中简要介绍小波及小波包去噪的基本原理,并对代县台短水准观测数据的小波及小波包阈值去噪曲线进行对比分析。采用Matlab小波包消噪方法对山西北部水准历史资料进行处理,发现小波包消噪后的曲线既可以保留多的有效信号,又可使曲线形态更有利于异常特征分析。同时,将处理后得到的小波包消噪曲线结合长趋势观测曲线对主要震例进行分析,结果显示,周边4级以上地震前,异常对应明显,地震一般发生在水准消噪曲线低值异常时。     

基于小波分析提取的云南强震数字化形变异常特征

运用小波分析理论及其时频分析方法,阐述了提取高频信息与低频信息的方法,并用该方法提取了2001年以来云南地区强震(MS≥6)前数字化形变异常。结果表明,在MS≥6地震前,震中附近(<250km)的倾斜、应变和重力等形变信号出现周期为3~11天的异常信息;重力和倾斜异常出现较早,可作为中短期指标,应变异常出现较晚,可用作短临指标;震源区最先出现应变异常,应变异常可作为未来强震震中的判定指标。这些强震前数字化形变异常特征对该地区未来强震三要素的中短临判定具有较好的参考作用。     

前兆水位数据处理中的小波基及其参数选择方法研究

在分析不同小波基函数特征的基础上, 详细阐述了前兆水位数据处理中小波基及其参数的选择问题, 针对多个水位测项进行了实例分析和比较。 得到如下结论: ① 在检测前兆水位数据的突变点或不规则的突变部分, 选择db6、 bior2.6、 rbio2.6、 sym4和sym6小波基效果较好, 其中选用双正交小波bior2.6效果最佳; ② 在小波变换分解层数的选取方面: 第1～2层多适用于突变异常信号的获得, 第5～6层多适用于缓变异常信号的提取; 对于数据跳变异常显著的时间段, 第4～6层能较好地还原被高频信息掩盖的趋势变化过程。     

利用多年卫星测高资料研究南海上层环流季节特征

利用10年高精度卫星测高海面高异常网格资料,联合EGM96稳态海面地形模型,构成南海海域合成海面地形的时间序列,并计算了各个时期的南海表层地转流场. 利用卫星跟踪漂流浮标观测结果与相应时期南海地转流场进行对比验证,结果显示本文结果可以很好地反映南海海域一些中小尺度的环流特征. 根据南海各季节多年平均表层环流场结构,对南海环流周年变化规律和季节特征进行了初步的探讨. 研究结果表明,南海表层环流始终处在不断演变过程之中,在时间和空间上都表现出明显的多尺度特征.     

Annual variation of sea surface height,dynamic topography and circulation in the South China Sea

TOPEX/Poseidon satellite altimetry data from 1993 to 1999 were used to study mean annual variation of sea surface height anomaly (SSHA) in the South China Sea (SCS) and to reproduce its climatological monthly surface dynamic topography in conjunction with historical hydrographic data. The characters and rules of seasonal evolution of the SCS dynamic topography and its upper circulation were then discussed. Analyses indicate that annual variation of the SCS large-scale circulation could be divided into four major phases. In winter (from November to February), the SCS circulation is mainly controlled by double cyclonic gyres with domination of the northern gyre. Other corresponding features include the Kuroshio intrusion from the Luzon Strait and the northeastward off-shelf current in the area northwest off Kalimantan Island. The double gyre structure disassembled in spring (from March to April) when the northern gyre remains cyclonic, the southern gyre becomes anticyclonic, and the general circulation pattern shows a dipole. There is no obvious large-scale closed gyre inside the SCS basin in both summer (from May to July) and autumn (from August to October) when the SCS Monsoon Jet dominates the circulation, which flows northeastward across the SCS. Even so, circulation patterns of these two phases diverse significantly. From May to July, the SCS monsoon jet flows northward near the Vietnam coast and bends eastward along the topography southeast off Hainan Island at about 18°N forming an anticyclonic turn. It then turns northeastward after crossing the SCS. From August to October, however, the monsoon Jet leaves the coast of Vietnam and enters interior of the basin at about 13°N, and the general circulation pattern becomes cyclonic. The Kuroshio intrusion was not obvious in spring, summer and autumn. It is suggested from these observations that dynamic adjustment of the SCS circulation starts right after the peak period of the prevailing monsoon.     

基于小波分析的水位观测气压效应研究

为研究水位气压效应的主要特征, 采用广西南宁石埠、 九塘两个台站的水位、 气压观测资料, 利用小波分析、 交叉小波分析、 小波相干分析方法在时间-频率空间内对二者的周期特征以及二者的相关特征进行了分析。 结果表明: 水位观测数据的显著周期为7.8~14.7 h, 气压观测数据的显著周期为7.8~14.7 h和17.5~27.8 h; 水位和气压存在7.8~14.7 h尺度的共振周期; 水位和气压在较宽的周期尺度上存在着显著的相关性, 且水位和气压的相关系数随周期和时间变化, 二者的相对相位角也因周期的不同而存在差异。