基于风云二号X射线监测数据的短波通讯可用频率预报

介绍了风云二号气象卫星空间环境探测资料的处理、显示技术。研究了如何利用风云二号X射线探测数据计算短波通讯最低可用频率及电离层D层的电波吸收,并设计了一个基于风云二号X射线探测数据的短波通讯最低可用频率经验预报模式。     

风云一号C星空间粒子成分探测器及SAA区粒子辐射实测分析

FY 1C星空间粒子成分探测器能够实现对质子能谱、电子积分通量及重离子成分的同时测量.在第23周太阳活动峰年期间,空间粒子成分探测器对860km高度的南大西洋负磁异常区高能粒子辐射进行了长达3年的连续探测.本文根据实测结果,得出了南大西洋负磁异常区粒子辐射特征,分析了太阳质子事件和地磁暴对南大西洋负磁异常区粒子辐射的影响.     

风云二号03批卫星空间环境监测器

风云二号卫星以自旋稳定方式工作于地球静止轨道,自1997年以来,01批与02批卫星空间环境监测器成功的业务运行获得了大量重要探测成果;在继承01批与02批产品研制技术的基础上,提高了03批空间环境监测器的探测性能指标和技术设计,更好地满足空间天气预警业务发展的新需求.本文对风云二号03批卫星空间环境监测器的新设计、关键技术研制和发射前的定标试验结果进行分析和讨论.     

FY2G卫星新一代高能带电粒子探测器观测数据分析

风云二号系列卫星是我国开展动态空间天气事件和空间环境监测及预警业务的重要观测平台,各系列星上均安装有高能带电粒子探测仪器开展卫星轨道空间带电粒子辐射环境连续实时的动态监测.FY2G卫星于2015年1月发射,星上采用了全新的高能粒子探测器,包括:一台高能电子探测器可监测200keV-4 MeV的高能电子,一台高能质子重离子探测器可监测4~300 MeV的高能质子,从而实现对带电粒子更宽、更精细能谱的监测.本文给出了FY2G高能带电粒子探测器在2015年1月至2015年10月期间几起典型的带电粒子动态观测结果,结合太阳和地磁活动相关参数,对高能带电粒子通量在亚暴、磁暴和太阳爆发等扰动影响下细节变化过程和特征作出了较为详细的分析描述,展现了FY2G卫星高能带电粒子探测器对轨道空间粒子环境动态变化的准确响应能力,表明观测数据可开展更加精细的轨道粒子环境评估.针对FY2G高能带电粒子探测结果进一步开展了与GOES系列卫星同期观测的比对分析,结果反映出在较小的扰动条件下多星观测到的带电粒子响应和通量变化可基本趋于一致或保持相对稳定的偏差,而扰动条件的显著变化会加大多星观测带电粒子响应和通量变化的差异,这些结果可为今后开展多星数据同化应用提供参考,也为发展磁层对扰动响应的更加复杂的图像提供了新的可能.     

由遥感资料反演介质应力状态的原理与数学方法

实验证明，当物质（体）受到应力作用时，应力能够引起物质（体）电磁辐射能量发生改变．遥感器接收到的电磁辐射能量是由受载物体自身温度和应力共同引起的总辐射能量（观测值）组成．如何将二者定量地分离开，进而反演介质所处的温度状态和应力状态，在地震预测预报、大型岩土工程稳定性监测中, 是一个具有实际意义的问题．本文详细论述了如何采用多波段遥感观测，通过数学手段将二者分离并反演应力的方法, 并列举算例加以证实．      

地震波形反演技术在砂泥岩薄互层结构表征中的应用

基于传播矩阵理论开发砂泥岩薄互层地震合成记录算法,与褶积算法、基于界面模型的Zoeppritz方法以及波动方程等方法相比,该方法更适用于具有复杂结构的薄互层模型,能够在充分考虑地震反射波动力学因素的同时不受网格间距的限制.基于正演算法开发了基于波形对比的砂泥岩薄互层地震反演技术,由地震反射波形特征的变化反演薄地层单元中砂体含量与空间位置等参数,进而确定薄互层段砂泥岩组合结构以及砂体的空间展布.理论模型验证了反演方法的有效性.通过测井分析建立薄互层地震地质模型,并将该技术应用于研究区实际地震数据,反演的砂体空间分布与测井资料进行对比分析,验证了反演方法的实用性.     

风云二号C/D卫星与GOES卫星太阳X射线探测数据交叉比对

风云二号卫星是我国研制的第一代静止业务气象卫星.本文针对风云二号C星/D星(FY-2C/D)太阳X射线探测数据与美国GOES系列卫星太阳X射线探测数据开展交叉比对,以检验FY-2C/D卫星数据的有效性.研究结果表明在X射线通量变化的时间特性以及通量大小等方面,FY-2C/D卫星探测结果与GOES系列卫星探测结果具有较好的一致性.对2004年11月—2010年6月期间85次耀斑事件X射线峰值流量的比对结果表明,FY-2C卫星与GOES系列卫星的探测结果在1~8 Å波段的相关系数为0.795,FY-2D卫星与GOES系列卫星的探测结果在0.5~3 Å和1~8 Å波段的相关系数分别为0.921和0.989,说明FY-2C/D卫星太阳X射线探测结果可信度较高,能够用于太阳X射线耀斑的监测、预警以及研究工作.     

含衰减地层微地震震源机制反演及其反演分辨率

微地震震源机制的反演对于非常规油气开发具有至关重要的作用.微地震信号主频高、能量小,容易受地层吸收衰减作用的影响使其波形发生畸变,本文提出了一种考虑地层吸收衰减作用的微震源机制反演方法,并利用费雷谢偏导矩阵的SVD分解(特征值分解)方法,分析研究了地层的吸收衰减因子的变化对于微地震震源机制反演分辨率的影响,根据理论计算给出了不同地震数据对各种震源机制反演的适用条件.理论计算证明,采用直达P波和S波数据联合反演震源的T值,单独利用直达P波反演震源的k值,可以有效降低地层吸收衰减作用对反演结果的影响.     

大气GPS掩星观测反演方法

大气GPS掩星观测可获得全球的大气气象参量剖面信息.本文阐述了地球大气GPS掩星观测反演原理,详细介绍了其几何光学近似反演方法和全谱反演方法,提出了将几何光学反演方法和全谱反演方法结合以形成可以处理多路径掩星数据的反演新方案.该方案和几何光学反演方法应用于GPS/MET和CHAMP大气掩星数据反演,成功地获得了大气参量剖面.结果表明,新反演方案是可行的、有效的GPS大气掩星反演方案.     

单震相微地震事件识别与反演

为了对单震相微地震事件进行识别,同时将识别出来的微地震事件进行定位.根据单一震相任意两道到时差与微地震事件、检波器空间位置及震相速度关系的特征规律,研究了单震相微地震事件识别方法.首先分析到时差与以上各变量的内在变化规律,建立起到时差与各变量之间的定量计算关系,然后就相邻道到时差和检波器排列的首尾两道到时差,研究了具体...     

风云二号F星太阳X射线探测器在轨探测初步成果

风云二号系列卫星以自旋稳定方式工作于地球静止轨道,太阳X射线探测器是该系列卫星的重要有效载荷,监测太阳耀斑爆发过程,并对太阳质子事件等灾害性的空间天气事件进行预警.卫星自旋一周,该探测器完成一次全日面观测,记录太阳X射线的能谱与流量.2012年初,太阳活动进入第24周峰年,风云二号卫星太阳X射线探测器的在轨运行取得了良好的观测结果.相比于过去的太阳X射线探测器,风云二号F星的太阳X射线探测器应用了硅漂移探测(Silicon Drift Detector,SDD)技术,对GEO轨道海量的高能带电粒子采取了有效的屏蔽措施,可以对更"软"的X射线进行观测,能谱分辨率本领达到国际先进水平,对太阳耀斑的量化定级精度更高,在轨初步观测结果表明,精确的能谱探测能力可提高太阳质子事件预警能力,能道响应的时间特性比过去的探测数据更准确地反映了太阳耀斑的加热过程和带电粒子加速特性.本文介绍了风云二号F星太阳X射线探测器的设计及其发射前的标定试验结果,并且对发射后在轨运行获得的初步探测成果进行分析和讨论.     

Real time 2D inversion of induction logging data

Real time 2D inversion for an induction logging instrument may be achieved using a fast forward modeling and special inversion strategy. The fast forward modeling employs a low-frequency approximation of an induction response known as Doll's geometric factor. Modeling geometric factors is much faster than modeling the electromagnetic field in the frequency domain. To transform real data into the Doll's limit, multi-frequency skin-effect correction is applied. The correction technique involves an asymptotic theory of the integral equation for a 2D boundary value problem. The inversion is based on separating the parameter space into subspaces of lower dimension. Initially, adaptive overlapping windows split logging data into manageable portions. Each window consists of three subwindows: the predictor, corrector and upgrader. Further separation of parameters is introduced by Doll's approximation: the low-frequency response is linear with respect to formation conductivity. This allows us to split inversion for conductivity and geometric parameters. The next level of splitting inversion is achieved by independently determining parameters of the near borehole zone and remote formation areas. This is done by utilizing different subsets of sensors. The inversion does not require initial guess: layers are introduced dynamically, if necessary. The resolution is improved in sequential iterations by adding finer details to the previously obtained models. The final selection of parameters satisfies a variety of a priori constraints formulated as target resistivity distributions. The technique for imposing constraints is based on the analysis of data mapping into the model space. Interpretation of synthetic and real data confirms the viability of the method.     

An inverse problem methodology to identify flow channels in fractured media using synthetic steady-state head and geometrical data

We present a methodology for identifying highly-localized flow channels embedded in a significantly less permeable medium using steady-state head and geometrical data. This situation is typical of fractured media where flows are often strongly channeled at the scales of interest (10 m–1 km). The objective is to identify both geometrical and hydraulic characteristics of the conducting structures. Channels are identified in decreasing order of importance by successive optimizations of an objective function. The identification strategy takes advantage of the hierarchical flow organization to restrict the dimension of the solution space of each individual optimization step. The characteristics of the secondary channels are strongly determined by the main flow channels. The latter are slightly modified by the secondary channels through the addition of a regularization term to the main channel characteristics in the objective function. As the objective function is strongly non-convex with numerous local minima, inversion is performed using a stochastic algorithm (simulated annealing). We assess the possibilities of the hierarchical identification strategy on simple synthetic steady-state flow configurations where hydraulic data are made up of 25 regularly spaced heads and of the boundary conditions. Those flow structures that are dominated by at most two simple channels can be identified with these head data only. Configurations comprising up to three complex and interconnected channels can still be identified with additional geometrical information including the distances of piezometers to their closest channel. The capabilities of the hierarchical identification strategy are limited to flow structures dominated by at most three equivalent flow channels. We finally discuss the perspectives of application of the method to transient-state data obtained on a more restricted number of piezometers.     

智利地震前DEMETER卫星对空间高能粒子的观测

在地震的孕育或发生期间,地球内部岩石圈的活动可能会发出电磁辐射,引起空间电磁扰动,并通过波粒相互作用引起高能电子的投掷角散射,导致高能电子的沉降.本文基于法国DEMETER卫星的观测数据,研究了智利周围区域在智利地震期间空间高能电子的通量、能谱的分布及演化,发现在智利地震发生前第11天和12天,在以震中为中心,经度跨度10°,在DEMETER卫星轨道高度上L跨度0.1的区域内,有超出背景4到6倍的高能带电粒子暴的出现,期间在其北半球磁镜像区域也观测到了显著的电子通量涨高.粒子暴对应的能谱与2010年前三个月的平均能谱存在较大差异.同时观测到在出现粒子暴的两条轨道上VLF(Very Low Frequency,甚低频)电场频谱分别在300 Hz以下以及13~20 kHz的频段存在显著增强,此扰动在时间和地理位置上与高能粒子暴是一致的.基于回旋共振耦合作用的准线性扩散理论,本文对所观测事例的电子能量与电磁场扰动频率做了分析计算.观测数据和理论计算有较好的一致性,表明该粒子暴源自ICE(Instrument Champ Electrique,电磁探测器)观测到的空间电磁扰动,这是典型的空间波粒耦合事例.进一步分析排除了可能引起粒子暴和VLF电场扰动的环境因素,本文认为本次粒子暴和电场扰动的观测可能与智利地震的震前地壳活动存在一定关联.     

Principle and mathematical method for inverting stress State of a medium from the remote sensing data

It has been proved through experiments that the electromagnetic radiation energy of a substance will vary when stress acts on the substance. This moment, the electromagnetic radiation energy (observation value) received by the remote sensor is triggered not only by the substance temperature and also by the stress. Separating quantitatively these two kinds of electromagnetic radiation energy and then inversing the actual temperature state and stress state of a medium is a matter with practical significance in earthquake prediction and stability monitoring for the large-scale geotechnical engineering. In this paper the principle and the mathematical method for inversing stress by using multiband remote sensing data are discussed in detail. A calculation example is listed.     

四川芦山7.0级地震卫星热红外异常解析

以中国静止气象卫星FY-2C/E亮温资料为数据源,采用功率谱相对变化法对2013年4月20日四川芦山7.0级地震进行震例数据处理和分析。结果显示:震前热异常具有明显时空特征,2013年3月底震中及其北部区域出现热红外异常,异常区范围随时间逐渐扩大、幅度陡增;4月13日左右异常面积达到最大,随后缓慢收缩,异常持续时间近一个月,异常幅度最大值达到9倍多,最大值后3天发震。该次地震热红外异常特征显著,易于识别,进一步验证了卫星热红外异常在地震预判方面的作用。     

空间电磁卫星的粒子探测与汶川地震

通过电磁卫星研究地震与空间电离层和磁层的电磁场等参数的变化关系作为地面地震预报研究的补充,是近年来研究地震规律和预报方式的一个新的研究方向,研究空间带电粒子的相关特性是其中的一个重要内容.分析了法国DEMETER电磁卫星上的高能电子探测器在2008年间的探测数据,特别是在我国汶川地震前后的数据,研究了内辐射带高能电子在东西经度方向漂移的情况;地震前后汶川上空及不同经纬区域范围内空间电子能谱的变化;以及汶川地区的余震与空间电子通量在短时标上的关联.发现在90~600 keV能区, 90°E~110°E, 47°N~49°N的汶川北部区域,地震当天与地震前后几天的能谱有明显差别;在VLF发射站引起的电子沉降带上的能谱在地震前有显著低能段涨高.     

基于多颗低轨卫星的SLR台站坐标几何解算方法

卫星激光测距（SLR）技术作为卫星精密定轨手段和轨道检核重要方法,激光反射器已经成为重力卫星和测高卫星等低轨卫星的基本载荷.经典的SLR台站坐标是使用动力学方法计算的,本文根据多颗低轨卫星（LEO）多历元的激光观测数据,采用几何方法开展地面SLR测站坐标计算.通过组建低轨卫星群实现对全球激光站的动态观测,为了合理配置不同低轨卫星间观测值权重,削弱低轨卫星群可能存在的系统性偏差,提出采用方差分量估计组合的最小二乘法进行解算.实测结果显示,解算出SLR台站坐标框架解与SLRF2014差异平均值在25.1 mm,外符合精度达到1~2 cm.该方法避免了复杂动力学模型,SLR台站坐标的几何计算方法既可以作为激光测站框架解算手段之一,同时将LEO卫星群作为空间并址站实现不同技术地球参考框架间的融合.     

Numerical modelling of direct current electrical resistivity for the characterisation of cracks in soils

Fractures or cracks in rocks and soils are thin planar features of high resistivity, embedded in a more conductive bulk volume. In soils, several processes, particularly swelling and shrinkage of clays, result in cracks and can regenerate macroporosity. Their detection and the assessment of their evolution necessitate the use of non-invasive techniques. Although cracks have a major influence on the electrical resistivity of bulk material their complete geometrical characterisation achieved through the use of electrical resistivity measurements remains difficult due to the lack of appropriate inversion models. An inversion model based on the method of moments (MoM) has been developed, and is presented here. Direct simulations demonstrate the model's ability to reconstruct real experimental data. The influence of various object parameters on the model's accuracy was tested, showing that the model is sensitive to all the geometric characteristics of a crack. The inversion of both simulated and experimental data has demonstrated the model's ability to calculate the initial position, width and depth of several different cracks.     

电离层GPS掩星观测改正TEC反演方法

电离层掩星观测中,当低轨卫星（LEO）轨道高度较低时,轨道以上的电离层电子总含量（TEC）对掩星反演的影响不能忽略.目前,一般采用指数函数等外推方法来处理该问题,对反演结果可能引起较大误差.为提高电离层掩星反演精度,本文研究利用LEO处于非掩星一侧GPS观测数据的改正TEC新反演方法.用三维射线追踪程序计算出电离层掩星观测模拟数据,分别应用改正TEC方法和外推方法进行反演,将反演结果与所用模式值进行比较.结果表明：对于轨道高度约800km的GPS/MET掩星模拟数据,外推方法和改正TEC方法反演结果都与模式值基本一致;对于轨道高度约400km的CHAMP掩星模拟数据,外推方法误差较大,改正TEC方法反演结果与模式值相符得较好.将改正TEC方法应用于GPS/MET实测数据的反演,取得了合理的结果.这些说明,改正TEC算法是一种有效的电离层掩星反演方法,尤其是对于轨道较低的LEO的电离层掩星观测反演特别有用.