从高频垂测反射回波散射谱反演电离层不均匀结构方法初探

在背景各向异性不均匀的随机起伏电离层中高频电波散射理论的基础上,进行了不同漂移速度方向下高频垂测反射回波的相位和幅度功率谱的数值计算．结合理论分析,提出了根据非常波和寻常波的相位和幅度功率谱的谱线振荡形态以及变化趋势的分析来估计电离层不均匀体的谱结构以及漂移速度的大小及方向等参量的新方法．     

利用高频天波返回散射反演电离层水平不均匀结构

高频天波返回散射探测作为重要的电离层探测手段,能够实现遥远区域电离层空间上的连续监测,探测获取的返回散射扫频电离图显示了探测频率-群路径-回波能量三者之间的关系.由于电离图包含了探测路径上的电离层状态信息,通过对其反演可以实时获取大面积范围的电离层参数.本文提出了一种基于解空间约束的返回散射前沿反演算法,能够重构电离层水平不均匀结构.针对反演非线性问题,采用Newton-Kontorovich方法进行求解,同时又引入了求解不适定问题的Tikhonov正则化方法,有益于解的稳定性和唯一性.利用模拟数据和实测数据分别对本文建立的算法进行了验证,并与Fridman和Fridman于1994年提出的反演方法进行了对比.结果表明,本文算法反演结果稳定,对返回散射前沿判读误差不敏感,与Fridman和Fridman 1994年方法相比,本文方法对电离层局部精细结构反演更加准确,具有较高的反演精度.本文提出的算法不但能够反演白天和夜间这种电离层较平稳时期的电离层状态,而且对于日出/日落时段等电子浓度分布变化较快情形下的电离层,也有很好的反演效果,表明了该算法在处理复杂多变的实际探测的返回散射电离图中的应用价值.     

利用GPS监测电离层不均匀结构探讨

利用上海地区GPS综合应用网提供的高时空分辨率的双频GPS观测资料,研究了该区域内一电离层不均匀体的产生、消亡过程.首先,采用Kalman滤波的方法改善双频伪距之差的观测精度,并利用参数估计的方法计算该时段内相应的硬件延迟.再根据电离层单层模型,利用GPS双频观测量、测站位置和GPS精密星历,求出GPS信号穿刺点的坐标和垂直方向电离层的电子含量;然后内插并获取其等值线图.等值线图随时间的变化表明,受等离子体湍流的影响,2003年9月8日北京时间9时40分左右在38°N、118°E左右产生了一电离层不均匀体,其尺度大约在50km左右,生存时间大约为5min.受地球重力场和高空风场的影响,该不均匀体向东北方向扩散.然后,利用大气扩散模型,按扩散方程计算分析了该不均匀体可能发生的电离层层区.理论计算表明,该不均匀体发生在电离层扩展F区,高度在350km左右.     

从电离层垂直反射的二次回波的統計特性

在地面上用无线电方法研究电离层时,通常只利用电离层反射的一次回波,但是利用二次回波来研究电离层也是可能的。利用二次回波提供的补充知识,特別是利用一次和二次回波的同时观测结果的相互对比,在某些情况下,对电离层物理和电波传播的研究,具有特别的意义。在这篇文章中,将对垂直採测时从电离层反射的二次回波波場和振幅的统计特性,以及一次和二次回波之间的统计联系,进行一些理论上的计算;并根据这些计算结果,讨论一下利用二次回波研究电离层和电波传播吋的若干问題。     

P-f图反演电离层参数和散射源距离的一种方法

高频返回散射探测一般可得最小时延与频率关系的P-f电离图。而使用高增益大型天线阵列的高频天波雷达系统可以获得高分辨率的返回散射P-f图,它能显示离散散射源（独立的海岛、城市、山峰）的斜投射回波描迹,如图1a所示;对一般返回散射仪与同步应答机联测所得P-f图有同样的描迹,如图2所示。高频返回散射电离图反演问题至     

从电离层垂直反射的二次回波的統計特性

在地面上用无线电方法研究电离层时,通常只利用电离层反射的一次回波,但是利用二次回波来研究电离层也是可能的。利用二次回波提供的补充知识,特別是利用一次和二次回波的同时观测结果的相互对比,在某些情况下,对电离层物理和电波传播的研究,具有特别的意义。在这篇文章中,将对垂直採测时从电离层反射的二次回波波場和振幅的统计特性,以及一次和二次回波之间的统计联系,进行一些理论上的计算;并根据这些计算结果,讨论一下利用二次回波研究电离层和电波传播吋的若干问題。     

电离层水平水均匀性对无线电掩星资料反演的影响

电离层水平不均匀结构是引起掩星资料反演的主要误差源。本文模拟不均匀结构对无线电掩星资料反演的影响。首先利用3-D全球射线追踪技术进行了模拟。结果指出：电离层电子密度20%的变化可能引起GPS的时延增加约12m。其次，将90%的掩星时延对应的路径长度，定义为电离层掩星测量的水平分辩率，其值为1200-2000km。最后，计算了不同纬度电离层当地正午、子夜和日出时的电离层水平不对称指数。它表明：低纬夏季日出时，不对称指数达-78%，反演结果可能有较大误差。     

利用三站卫星闪烁数据测量电离层不均匀结构漂移速度

本文介绍一种利用相邻多站卫星闪烁信号之间相关性测量电离层不均匀结构漂移速度的方法.实验分析结果表明秋分前后我国低纬(海口)地区电离层不均匀结构的漂移速度在50~110 m/s之间,方向为东向.地方时22:00之前漂移速度的值变化较大,之后相对比较稳定.对同一次电离层闪烁事件,取不同采样长度的数据进行处理,得到的漂移速度整体上的变化趋势基本一致.结果表明,该方法是一种有效可行的方法,时间分辨率可以达到1 min.     

电离层水平不均匀性对无线电掩星资料反演的影响

电离层水平不均匀结构是引起掩星资料反演的主要误差源.本文模拟不均匀结构对无线电掩星资料反演的影响.首先利用3-D全球射线追踪技术进行了模拟.结果指出:电离层电子密度20%的变化可能引起GPS的时延增加约12m.其次,将90%的掩星时延对应的路径长度,定义为电离层掩星测量的水平分辨率,其值为1200-2000 km.最后,计算了不同纬度电离层当地正午、子夜和日出时的电离层水平不对称指数.它表明:低纬夏季日出时,不对称指数达-78%,反演结果可能有较大误差.     

非均匀介质孔隙流体参数地震散射波反演

弹性波逆散射是非均匀介质参数反演的有效途径．本文从弹性波逆散射理论出发,利用微扰理论和稳相法,将非均匀介质参数视为背景介质与扰动介质参数的叠加,建立了纵波散射系数和非均匀介质中背景介质与扰动介质孔隙流体参数,剪切模量与密度间的直接关系．进而发展了一种非均匀介质孔隙流体参数叠前地震贝叶斯反演方法．该方法假设模型参数（扰动介质与背景介质孔隙流体参数,剪切模量与密度的比值）服从柯西分布,反演目标似然函数服从高斯分布,并采用平滑初始模型约束提高反演稳定性．模型和实际资料处理表明,该反演方法能够稳定合理的直接从叠前地震资料中获取孔隙流体参数,提供了一种高可靠性的非均匀介质流体描述方法．     

用地震面波研究上地幔各向异性

本文论述了上地幔各向异性的参数描述和主要证据,以及与地球动力学的关系。并就近几年来国外利用地震面波研究上地幔各向异性的重要成果和主要方法作了综合评述。     

上地幔各向异性的反演方法

详细推导了弱各向异性介质的地震波速，在此基础上介绍了用Pn震相研究上地幔各向异性的几种具体算法；推导了用SKS震相和ScS震相反学下地幔各向异性的方法、优缺点及几种方法的相互关系。     

电测深曲线的遗传算法反演

电测深曲线作为地下介质电阻率和深度的非线性函数，其解具有高度的非唯一性．常规的基于局部线性化的最优化反演方法易使解估计陷入局部极大值中，而且严重地依赖初始模型的选择．遗传算法作为一种全局最优化方法，对初始模型的依赖性大为减弱，且不易陷人局部极大值之中，从而能有效地解决这类非线性最优化问题．本文首次将遗传算法用于电测深解释并对实测曲线进行反演，效果很好，显示了遗传算法独特的优越性．     

电测深曲线的遗传算法反演

电测深曲线作为地下介质电阻率和深度的非线性函数,其解具有高度的非唯一性．常规的基于局部线性化的最优化反演方法易使解估计陷入局部极大值中,而且严重地依赖初始模型的选择．遗传算法作为一种全局最优化方法,对初始模型的依赖性大为减弱,且不易陷人局部极大值之中,从而能有效地解决这类非线性最优化问题．本文首次将遗传算法用于电测深解释并对实测曲线进行反演,效果很好,显示了遗传算法独特的优越性．     

电测深曲线的遗传算法反演

电测深曲线作为地下介质电阻率和深度的非线性函数，其解具有高度的非唯一性．常规的基于局部线性化的最优化反演方法易使解估计陷入局部极大值中，而且严重地依赖初始模型的选择．遗传算法作为一种全局最优化方法，对初始模型的依赖性大为减弱，且不易陷人局部极大值之中，从而能有效地解决这类非线性最优化问题．本文首次将遗传算法用于电测深解释并对实测曲线进行反演，效果很好，显示了遗传算法独特的优越性．     

云南省孟连西7.3级地震前跨断层形变反映

云南省孟连西７．３级地震前跨断层形变反映张兴华，宋金玲（云南省地震工程研究所，昆明６５０２０４）１９９５年７月１０日、１２日在滇西南孟连以西（北纬２２．１°东经９９．３°）连续发生Ｍｓ６．２级和７．３级强烈地震．１９９３年１月─１９９５年５月，云南中...     

透射波波场重建和介质层厚反演研究

本文以P波和SV波波场比值,提出层状介质情况下透射波波场的反向重建算法原理,并据此给出在已知介质速度值时,求介质层厚度的反演方法。文中还以深源远震记录波形资料给出反演算例,证实本文的算法是可行的。     

透射波波场重建和介质层厚反演研究

本文以P波和SV波波场比值,提出层状介质情况下透射波波场的反向重建算法原理,并据此给出在已知介质速度值时,求介质层厚度的反演方法。文中还以深源远震记录波形资料给出反演算例,证实本文的算法是可行的。     

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.