不规则回线瞬变电磁法一维烟圈反演研究

瞬变电磁法中最常用矩形或圆形回线,但有时由于地形限制,只能使用不规则回线发射和接收.如果仍用现有的常规回线理论进行处理解释,得到的结果会存在很大的偏差.本文首先进行了不规则回线瞬变电磁法一维正演理论研究,基于电偶极子源的频率域响应公式,通过沿回线积分和时频转换,推导出不规则回线源在水平层状介质中的时间域响应公式.采用欧拉算法、高斯积分和快速汉克尔变换,计算不规则回线内任意一点处的磁场响应.利用改进的二分搜索法计算全区视电阻率,并在此基础上利用烟圈法反演电阻率和深度.通过四个典型地电模型的正反演计算,表明烟圈法反演能够有效反映地电模型的大致形态,可以用于不规则回线瞬变电磁数据的快速反演解释.     

非均匀介质中的边值射线追踪:一种简单而通用的算法

过去十多年中三维速度模型的走时计算已变成很平常的事了,已经研究出处理初值问题的许多方法,初值问题是从已知震源位置和迹线向一定距离的地表追踪射线。对三维模型中更为困难的边值射线追踪问题重视得不够。在三维边值射线追踪问题中,源和接收器的位置都是已知的,在固定的端点之间找出一个或多个极小时间路径。本文提出了用于边值射线追踪的新方法,该方法使用普通数值积分求解初值问题并迭代修正发射角直到射线到达接收器为止。由于用描述波前的几何扩散的表达式来确定任何时间的射线与从源发出的发射角之间的关系,使这类‘试射’技术更有效。数值积分的使用使得这种方法适合于各种各样的构造,这些构造包括速度随深度平滑变化的模型以及那些有任意指向的间断面的模型。本文给出了走时精度的研究及几类速度模型效率的讨论。为了改进第一对猜想的发射角,必须解小规模非线性反演问题,在穿过接收平面上,接收器位置与射线的波至点之间的差值将失配面描述成射线的两个发射角函数。即使对相对简单的一维速度模型,失配面的形状可具有局部极小值和多个‘总体’极小值,该研究使人们对小规模的地球物理反演问题的非线性将有深入的了解。     

三维非均匀地幔中深源电场和磁场的谱理论（Ⅱ）──-横向缓变摄动和极型场快速扩散

把磁场观测数据向导电区域延拓,是地球电磁学的经典问题之一．从准静态近似和非零矢势规范的电磁场方程出发,依据矢量的球面分解唯一性定理,本文建立支配三维非均匀电寻率分布全球地慢中的环型场、极型场和电位势场的耦合方程组烤虑地球深部研究对认识全球地幔非均匀性横向变化尺度的限制,提出横向缓变意义下三维非均匀地幔中电场和磁场的摄动理论,其零级近似不要求电导率分布一维球对称．作为零级近似可解的例证,研究了地幔深源极型场的反扩散问题,在利用地面磁场观测反演到核幔边界时,可以考虑地幄横向非均匀性影响．     

SOTEM响应特性分析与最佳观测区域研究

电性源短偏移距瞬变电磁法(SOTEM)是目前研究和应用较为广泛的一种人工源时间域电磁法工作装置,对深部资源地球物理精细探测具有一定的实际意义.为了深入理解方法内涵并更好地进行推广应用,本文基于电性源瞬变电磁一维正演理论,研究了SOTEM地下感应电流扩散、多分量电磁响应平面分布、多偏移距衰减等特性,然后根据上述特性研究了SOTEM的最佳观测区域.研究结果表明:电性源在地下可以产生水平和垂直两个方向的感应电流.其中,水平感应电流又分为上部水平感应电流和下部水平感应电流(又称作返回电流),水平感应电流的极大值主要集中于发射源附近并垂直向下扩散;垂直感应电流极大值沿与地面呈45°角的方向向下、向外扩散,并且具有较低的振幅和较快的扩散速度.电性源激发的六个方向的电磁场分量都具有一定的探测能力,但是考虑到地面观测的方便性和各分量的传播、分布特点,大多数情况仅利用垂直磁场分量Hz(B/t)和水平电场分量Ex.其中,Hz仅对低阻目标体敏感,且敏感区域位于赤道向区域,并集中在发射源附近;Ex既对低阻体敏感也对高阻体敏感,对低阻体的敏感区域位于赤道向区域,而对高阻体的敏感区域位于轴向区域,并且敏感区域距发射源的距离与目标体埋深和围岩电性有关.     

基于最小反演拟合差的重磁场源深度计算方法

以等效源及位场物性反演为基础,本文提出一种新的求取重磁场源深度的方法.该方法将一层等效源以一定的间隔从浅部向深部移动,并将等效源作为初始模型进行反演,当反演拟合差最小时,停止反演,此时的等效源底深即为所求场源的中心深度.由于仅需要反演一层等效源,比传统的物性反演计算时间大大减少,并且不需要进行深度加权约束.理论模型数据处理结果表明该方法能够获得较准确的场源深度:以长宽比为7.5的薄板模型为例,深度计算误差约为1个点距(25 m);以长宽比为0.5~1.5的厚板模型为例,深度计算误差小于1个点距(25m).将该方法应用于实测航磁梯度数据,计算的磁源中心深度在200~250m之间,钻井资料显示该异常由埋藏深度在200~300m的闪长岩引起,计算结果与钻井资料较吻合.     

基于位场分离与延拓的视密度反演

由于目前计算机内存和速度的限制,在对大面积重力资料进行三维密度反演时,已有的反演方法很难奏效.文中提出了一种基于位场分离与延拓的视密度快速反演方法：首先应用场分离的切割法对平面上的重力场进行不同深度层源的切割分离;然后运用大深度向下延拓方法将各层的场延拓至相应的深度;最后反演出各深度层的密度.反演得到的密度是各深度层密度的近似分布,称为视密度反演.本反演方法克服了传统已有方法计算时间特别长、解稳定性差的缺点,在主频1.99 GHz的微机上,反演128×128×10个密度值的计算时间小于20 s,理论模型和实际资料的应用表明反演具有较好的效果.     

时间域多尺度全波形反演中关于拟牛顿法的研究（英文）

时间域多尺度全波形反演通过利用地震数据中的不同频率成分进行顺序反演,减小了非线性反演中局部极值问题的影响。拟牛顿法不需要直接求解Hessian逆矩阵,能够降低反演所需的计算量和存储量。二者结合可以提升反演精度与效率。但时间域多尺度全波形反演中的拟牛顿方法仍然无法完全解决反演算法陷入局部极小的问题。本文通过模型数据试验分析得到拟牛顿Davidon-Fletcher-Powell(DFP)和Broyden-Fletcher-Goldfarb-Shanno(BFGS)法易陷入局部极小的原因为：由于地震波传播过程中振幅会随几何扩散而减小,导致速度模型的梯度集中在浅部,深部的速度得不到修正,使反演陷入局部极小。针对这一问题,本文引入虚源预条件来去除几何扩散的影响,让深部和浅部的模型速度同时得到充分修正,使反演能够更稳定地向全局最小收敛。在使用虚源预条件后,拟牛顿法容易陷入局部极小的问题虽然得到了改善,但仍存在迭代一定次数后搜索方向不正确,目标函数不再下降等问题。因此,本文进一步对基于虚源预条件拟牛顿法的时间域多尺度全波形反演进行了流程上的改进,通过加入近似Hessian逆矩阵的重置这一环节,保证...     

波形反演方法及其在新疆地区转换波测深中的应用

利用天然地震记录直达P波后续20s内的波形信息,研究了地壳、土地慢速度结构反演的方法、唯一性、精度及应注意的问题,并将求解有条件极值的惩罚数法和求解无条件极值的单纯形法引入到波形反演.数值计算证明,波形反演方法对记录的误差有压制作用,在深源、远震、各向同性水平层状近似合理的前提下,可用一个地震事件在射线平面内的二分量记录反演台站区地壳、上地幔P、S波速度结构.在新疆天山地区转换波流动台站观测中,选择出较好的记录进行波形反演,给出了该转换被测深剖面上6个台站下方的地壳、上地慢P、S波速度结构.通过塔里木盆地内一测点上波形反演和地震勘探结果的对比证明,波形反演方法具有满意的精度.     

航磁梯度数据曲化平分析

航磁梯度表征空间磁场的变化率,主要反映磁场的高频信息,较航磁总场随高度增加而衰减更快,其受地形起伏或飞行高度变化的影响更为严重,曲化平研究对航磁梯度数据的应用具有重要意义.本文在分析航磁梯度特点的基础上,针对航磁梯度数据的曲化平问题,采用等效源技术及位场物性反演方法实现了航磁梯度曲化平.讨论了等效源的设置问题,等效源采用单层向下延伸的长方体,延伸长度通常为其宽度的5~20倍,避免了多层等效源反演结果中物性分布趋近于地表,从而导致曲化平误差较大的问题,并节省了计算时间.理论模型计算与实际资料处理表明该曲化平方法可靠,具有实用性.     

基于印模法的地面磁电阻率数据三维非线性共轭梯度反演

本文提出了能提高异常体分辨能力,同时得到绝对电导率的地面磁电阻率数据三维反演方法.磁电阻率响应用准直流的低频磁场代替;数值模拟由频率域电场满足的Helmholtz方程出发,采用三维交错网格有限差分法;长直导线源作为发射源,其中源的计算包含在背景场中;结合地面磁电阻率数据各分量的特点,选择y分量进行反演研究;反演采用三维非线性共轭梯度反演技术,为了提高异常体的深度分辨能力,进行迭代重构反演;用印模法对初始模型进行重构,采用的是辅模型在浅部,元模型在深部的组合方式.从合成数据和实际数据的反演结果可以得到以下的认识:(1)由频率域麦克斯韦方程组出发,低频磁场数据反演可以直接得到电导率,而不是相对电导率之比;(2)采用印模法组合初始模型,进行迭代重构反演,可以提高地面磁电阻率数据反演对异常体的分辨能力,确定埋深位置,同时不会丧失对于浅部异常体的分辨能力;(3)在结合印模法的地面磁电阻率数据三维反演中,深部异常体的分辨能力受地表不均匀导电体影响较小;(4)确定印模深度可以采用上一次重构反演结束时的模型变化量,通过相邻两次重构反演结束时的模型变化量之差来确定迭代重构是否终止.因为静磁场与重力场在数学上的相似性,本文的反演方法可以被运用到重力场等位场的地面数据的反演中.     

A Monte Carlo study of rainfall forecasting with a stochastic model

A procedure for short-term rainfall forecasting in real-time is developed and a study of the role of sampling on forecast ability is conducted. Ground level rainfall fields are forecasted using a stochastic space-time rainfall model in state-space form. Updating of the rainfall field in real-time is accomplished using a distributed parameter Kalman filter to optimally combine measurement information and forecast model estimates. The influence of sampling density on forecast accuracy is evaluated using a series of a simulated rainfall events generated with the same stochastic rainfall model. Sampling was conducted at five different network spatial densities. The results quantify the influence of sampling network density on real-time rainfall field forecasting. Statistical analyses of the rainfall field residuals illustrate improvement in one hour lead time forecasts at higher measurement densities.     

Earthquake Engineering and Engineering Vibration Aims And Scope

正This journal is established by the Institute of Engineering Mechanics(IEM),China Earthquake Administration,to promote scientific exchange between Chinese and foreign scientists and engineers so as to improve the theory and practice of earthquake hazards mitigation,preparedness,and recovery.To accomplish this purpose,the journal aims to attract a balanced number of papers between Chinese and     

Foreword

Destructive earthquakes have caused great damage in China and the United States and collapsing buildings havecaused many deaths and injuries. The field of earthquake engineering studies earthquake hazards, the occurrence ofearthquakes of various magnitudes, the nature of the ground shaking during an earthquake, the vibration of structuresduring earthquakes, the strengthening of existing structures and the design of new structures to be earthquake resistant,and finally, how to cope with earthquake damage and restore a city to normal functioning. Such efforts are in progressin both countries, but unfortunately, the language barrier interferes with the free flow of information between China andthe Untied States. It would be mutually beneficial if some means could be developed to promote the exchangeof information across the Pacific Ocean. This new journal has been established for this purpose and its success willbe an important step in promoting earthquake engineering in China and the United States.     

WORLD ASSOCIATION FOR SEDIMENTATION AND EROSION RESEARCH(WASER)

正President:Giampaolo Di Silvio,Italy Vice Presidents:Ulrich C.E.Zanke,Germany Zhao-yin Wang,China The World Association for Sedimentation and Erosion Research(WASER),inaugurated on Oct.19,2004,is an independent non-governmental,non-profit organization.The mission of WASER is to promote international co-operation on the study     

Enhancing remote sensing research on global change to improve our understanding on Earth system processes

正Global Change includes climate change and other environmental changes caused by the joint interaction among various layers of Earth. From the positive side, global change provides new opportunities to human and other living forms on Earth. In the meantime, it creates tremendous challenges and negative impact. At present, the negative impacts have reached all primary processes of the global ecosystem and every aspect of human society, especially causing degradation of the ecosystem. For instance, intensive deforestation causes decline of biodiversity; global warming causes sea level rise and increases     

Dissolved Carbohydrate Concentration,Composition, and Bioavailability to Microbial Heterotrophs in Stream Water

Dissolved total carbohydrates (DTCH), dissolved free monosaccharides (DFMS), dissolved organic carbon (DOC), biodegradable DOC (BDOC), and humic substances (HS) were measured in White Clay Creek (WCC), a stream in southeastern Pennsylvania Piedmont, USA. Samples were collected over different seasons and under baseflow and stormflow conditions. DOC concentrations ranged from 1.0 to 12.8 mg/L C with the highest concentrations associated with stormflows. Carbohydrates ranged from 0.42 to 12.4 μM and accounted for 2.9 to 12.7% of the DOC. Humic substances represented the major DOC fraction, accounting for 55 to 72% of the DOC pool under all flow conditions. The humic fraction had a lower carbohydrate content (4.4%) than the non-humic fraction of DOC (7.2%). Stormflow DOC was enriched in carbohydrates relative to baseflow DOC, but the percentage of humic-C changed little. Carbohydrates were primarily present as dissolved polysaccharides (55%), but a significant fraction was bound to humic substances (40%), while a small proportion was present as monosaccharides (5%). The major monosaccharides in stream water, listed in order of decreasing concentration, included glucose, galactose, rhamnose, xylose, arabinose, mannose, and fucose. On average (30.6 ± 7.4)% (n = 44) of the stream water DOC was biodegradable, and carbohydrates accounted for 9.9 to 17.7% of the BDOC.