电离层GPS掩星反演技术研究

GPS无线电掩星技术是崭新的、高效的地球大气层和电离层探测技术,但仍在发展和完善之中.本文详细推导了Abel积分和绝对TEC电离层反演方法,研究了如何解决Abel积分产生的上下限异常问题;用COSMIC发布的GPS原始数据进行了反演计算,将结果与地面电离层测高仪数据进行了比较,最后讨论了周跳对反演结果的影响问题.结果表明：（1）在较高轨道高度（约800 km）,Abel积分与绝对TEC方法的反演结果基本一致,都与电离层测高仪反演结果符合良好;在较低轨道高度（约500 km）,绝对TEC反演精度优于Abel积分反演精度;（2）绝对TEC反演的最大电子密度Nm较Abel积分法获得的结果更接近于电离层测高获得的峰值电子密度NmF2,绝对TEC反演法更加严密和有效;（3）周跳对绝对TEC反演结果的影响较Abel积分反演结果的影响更为敏感,但无论哪种方法,周跳对反演精度都造成严重损失.综合而言,绝对TEC反演法是更优的方法.     

从地壳运动角度分析大陆强震机理的一种物理方法

为了从地壳运动角度利用重复大地测量数据分析大陆强震机理,提出了利用反映地壳内部密度变化或时变的物理量来分析强震发生的密度变化机理的一种物理方法(1)介绍了地球内部密度时变的一般理论和单层密度时变理论,提出了分步迭代算法;(2)简要分析了断层位错引起的单层密度变化效应;(3)分析了1996年丽江7级地震前震区南部地壳密度时变(变化)的特征;(4)初步探讨了强震孕育过程中可能的地壳内部密度时变(变化)前兆模式或发震机制.     

中国大陆及其周边块体的现时运动、变形及其动力学解释

运用块体不连续变形分析方法，对利用GPS测量数据解算中国大陆及其周边块体的位移进行分析。结果显示，除块体2、10、13为近东西方向的运动，块体15为近北东向的运动外，其余块体均朝南东或南东东方向运动。同时，各块体还以各自的角速度绕其重心旋转。整个研究区在南北方向是压缩的，所得的最大主应力方向与利用震源机制解与原地应力测量的结果总的来说大体一致。最后，对产生中国大陆及周边块体运动与变形的动力源进行了讨论。     

从地壳运行角度分析大陆强震机理的一种物理方法

为了从地壳运行角度利用重复大地测量数据分析大陆强震机理，提出了利用反映地壳内部密度变化或时变的物理量来分析强震发生的密度变化机理的一种物理方法：（1）介绍了地球内部密度时变的一般理论和单层密度时理论，提出了分步迭代算法；（2）简要分析了断层位错引起的单层密度变化效应；（3）分析了1996年丽江7级地震前震区南部地壳密度时变（变化）的特征,（4）初步探讨了强震孕育过程中可能的地壳内部密度时变（变化）前兆模式或发震机制。     

强震前后地壳形变场动力学图象及其参量特征研究

依据地壳形变动态监测数据,应用图象动力学方法,研究了唐山（１９７６）、丽江（１９９６）等强震前后地壳形变场动力学图象及分数维和多断层整体活动水平等参量的演化．结果表明：“震前形变场降维有序”和“震前多断层加速运动”两种时空特征,可能是孕震过程进入非线性阶段后变形局部化和断层软化所致．它们在几次强震前重复出现,具有重要的地震前兆价值．     

GPS时间序列及其对昆仑山口西 8.1级地震的响应

采用GIPSY软件解算的站点坐标时间序列,对我国25个GPS基准站的观测数据进行了分析. 结果表明, 该时间序列存在明显的趋势变化,经向坐标与纬向坐标的趋势变化反映了各站点在全球板块中的运动; 垂直方向的趋势变化揭示的可能是大尺度的构造信息, 也可能是站点周围局部运动的反映. 分析还表明,该时间序列存在明显的近乎1年的年变周期,但具体原因还有待于进一步研究. 最后, 就该时间序列对昆仑山口西8.1级地震的响应进行了分析. 结果表明:GPS时间序列对该地震的孕育过程反映明显,并根据时间进程及异常特点将昆仑山口西8.1级地震的孕育过程分为3个阶段: 块体受力状态的变化、应力积累和能量的快速积累与缓慢释放. 在8.1级地震孕育的初始阶段和临震、同震及震后恢复阶段, 垂直方向的异常占据主导地位,初始阶段垂直方向的异常运动导致断层间闭锁; 而在地震孕育的中期,各块体间水平方向的差异运动则占主导地位,它是引起能量在断层闭锁段积累的重要原因.       

地震大地测量学五十年——对学科成长的思考

基于21世纪地球科学发展战略,从科学方法论和科学文化的视角,反思学科发展中可能存在的几个问题：观测理论与技术的“引擎”作用;观测数据挖掘与理解;多尺度动力系统模拟;推进预测进步;学科框架与科学认知途径等。     

地震预报的科学哲学与方法论探索——50年回眸与前瞻

地震预报是具高度复杂性的世界科学难题。以我国50余年实践中的问题为导向,以其揭示的自然现象为依托,从科学哲学及方法论视角,回顾经验归纳、还原论动力学、归纳-演绎和复杂动力系统等方法。通过汶川、唐山等震例探讨认识论因素在预测预报中的重要作用。进入地球系统科学新时期,建议以大陆变形复杂动力系统演化及其地震行为、经验与数值预测桥梁的图像（斑图）动力学作为地震预报的自然观和方法论。它们虽不完善,但更贴近大自然的整体性、进化性和非线性本质,又能包容连接多种思路与方法;既具前瞻性,又具可操作性;地震具可预测性,又具预测的不完全确定性;预测→预报→减轻灾害尚存在颇大的可创新空间。     

用卡尔曼滤波法分析汶川Ms8.0地震TEC异常

对汶川Ms8.0地震前的TEC数据用卡尔曼滤波法进行异常检测,分析了TEC异常的可信性以及地震激发TEC异常的可能机制,确认地震前第3天（5月9日）和第2天（5月10日）的显著TEC异常与地震临近有关,可以作为地震电离层前兆信息之一。     

顶部电离层电子密度和温度的统计背景及其地磁活动变化

通过对DEMETER卫星从2004年11月7日至2005年11月30日期间探测到的710 km高度顶部电离层的电子数据进行网格化(纬度2°×经度4°)统计平均,本文分析了不同地磁条件下顶部电离层电子密度和温度的全球分布情况.不论是在地磁宁静还是地磁活动期间,顶部电离层电子密度的分布都存在着一个巨大的威德尔海异常(夜间电子密度高于白天的)区域(30°W~180°W和 30°S~75°S)、夜间中纬槽(35°N~60°N和35°S~60°S)和夜间南大西洋地磁负异常区域的低密度结构,而且电子密度在磁倾(dip)赤道附近最大,说明710 km高度的顶部电离层并不存在赤道异常.和电子密度的分布相反,电子温度在磁倾赤道附近最小,在等离子体层顶附近最大.在地磁活动期间,顶部电离层电子的密度普遍增加,同时电子密度的赤道峰值向中纬区扩宽.但是,地磁活动并没有明显地改变威德尔海异常区和夜间中纬槽的空间范围.另外,地磁活动对电子温度的影响并不明显,它仅造成了等离子体层顶附近的电子温度增大.