地球物理学及地球动力学研究与计算数学

地球物理学是20世纪,特别是在其中叶以后迅速发展起来的一门边缘科学.它以物理学、数学和信息科学为依托,并与地质学、地球化学密切结合;以研究和探索地球内部介质的属性、结构变异和深部物质与能量的交换、深层过程和动力学响应.这在促进社会与经济的发展和科学与技术的进步中占有重要地位,因为大量资源的需求和自然灾害的防范在人类生活和生存空间以及可持续发展中乃核心所在.在研究和探索这一系列的地球科学问题的进程中,首先必须通过地表进行高精度的地球物理探测、观测和高分辨率的数据采集,进而利用不同的数学方法反演计算地球内部介质的精细结构和其物理—力学过程与动力学响应.基于此,本文主要讨论了：1）地球物理学和地球动力学的发展趋势及特点;2）地球物理学的发展对计算数学的需求;3）地球动力学和数值模拟与计算地球物理学.最后对这些问题和基本导向进行了讨论.     

发展可再生能源和新能源与必须深层次思考的几个科学问题——非化石能源发展的必由之路

随着高新科技的进步和经济的快速发展,对不可再生能源的需求日益巨增,而且导致了严重的环境污染和资源枯竭.基于对能源安全和环境承受的力度,在发展进程中必须调整能源消费的配置,即在广为利用化石能源的同时必须大力发展和使用可再生能源和新能源.可再生能源主要包括太阳能、风能、生物能、海洋能和氢能,而新能源则主要包括地热能、天然气水合物和核能.预计到2050年新型可再生能源的比重将会由现在的3%左右上升到40%以上,化石能源的比重将会由现在的80%降至50%左右,之后还将会降低于新型可再生能源的水平.应当说此乃人类未来可利用能源的潜在效能.然而在这种发展进程中人类则又必须对生态平衡、环境污染、气候变暖、冰山熔化与全球变化及对营造人类良好生活与生存空间给予切实的关注.     

长江中下游成矿带及邻区三维Moho面结构:来自人工源宽角地震资料的约束

为深入理解长江中下游地区在中生代成矿的深部动力学过程,对跨越宁芜矿集区地质廊带内的非纵剖面反射/折射地震数据进行动校正和时深转换处理,获得了非纵方向的Moho面深度;联合纵测线和非纵测线上Moho面深度数据,获得了长江中下游成矿带及邻区的三维Moho面深度结构.结果显示宁芜矿集区下方的Moho面整体较浅,约32~34km,华北块体合肥盆地内Moho面整体较深,约34~35km.Moho面深度和区域布格重力异常变化趋势对应良好.宁芜矿集区下方Moho面呈上隆特征,支持长江中下游地区成矿模式中增厚岩石圈发生拆沉、软流圈的上隆及底侵作用等动力学过程.Moho面平行于成矿带走向的变化趋势,预示长江中下游成矿带地壳和上地幔在板块边界发生了NE-SW向的切向流动变形.郯庐断裂带两侧,Moho面深度变化较大,表明地表近陡立的郯庐断裂为深大断裂,深部可能切穿Moho面并延伸至上地幔.     

GM3磁通门磁力仪数据实时压缩方法的改进

研究了GM3磁通门磁力仪数据实时压缩方法,将国际通用的测震数据SEED格式中采用的Steim—1压缩算法引入到地磁数据的实时处理系统中,通过改进压缩算法,提高了压缩率,节省了仪器数据存储空间,减少了台站数据传输时间。     

多阶多采样率滤波器的设计

结合多采样率滤波器和多阶滤波器的优点,给出了多阶多采样率滤波器的设计方法和实现过程。该方法设计的滤波器,既实现了多采样率输出的应用需求,又提高了效率,节省了空间。多阶滤波器设计方法可有效减少滤波器系数长度,在运算效率和占用空间方面比单阶设计方法具有显著的提高。     

中国大陆地壳运动的GPS观测及相关动力学研究

现代空载大地测量技术的发展极大地改变了传统大地测量学的观测手段、研究内容和范围,促进了地球动力学领域的研究．本文回顾过去近二十年来在中国大陆进行的全国及区域性GPS观测和取得的成果,重点评述在GPS相关动力学领域的研究进展和存在的问题,对我国GPS观测及动力学研究今后的发展提出初步见解．     

“十五”地磁相对记录仪器干扰分析与安装方案改进

描述了地磁相对记录仪器FHDZ-M15地磁总场与分量组合观测系统和GM4磁通门磁力仪,在安装中需要注意的问题,和记录曲线上表现出来的干扰形式。通过分析干扰产生的原因,最后给出记录仪器的改进安装方案。     

基于煤层气井排采数据的储层含气量动态反演研究

煤储层含气量是煤层气开发的核心参数,但实测煤储层含气量与煤储层的真实含气量之间往往存在误差。基于窑街矿区海石湾井田煤层气井不同时段的产气量,以煤储层含气量“定体积”降低为基础,反演煤储层实时含气量,研究煤层气井排采过程煤储层实时含气量的变化规律。结果表明:煤储层含气量随排采时间呈线性下降趋势,不同步长煤层气井产气量与煤储层含气量降低幅度一致,遵循“定体积”产气特征,即煤层气单井产气量是煤基质“定体积”产出;煤层气井的产气量与含气量降低速率有关,而与煤储层原始含气量无关。煤储层为隔水层,水力压裂难以改变煤基微孔隙通道的结合水状态,CH₄产出过程受水–煤界面作用控制,煤层气产出是“CH₄·煤·水”三相界面传质作用的结果,水–煤界面作用中水的湍动提供并传递能量,激励块煤中CH₄解吸与产出。      

海河流域雨季气候特征及监测分析

论文采用日降水量和NCEP/NCAR(美国国家环境预报中心/美国国家大气研究中心)再分析环流资料,针对华北(海河流域)雨季监测困难问题,通过对比分析和合理性分析,建立了基于连续气象变量的海河流域雨季监测比湿副高法(简称QSH),并分析了海河流域雨季变化,以期改进该区域雨季监测技术.主要结论为:①采用比湿副高法QSH监测...     

嵌入式Linux移植技术在地磁观测仪器中的应用研究

结合地磁观测系统的特点,研究了嵌入式Linux系统的裁剪和移植技术,实现了地磁观测系统中嵌入式Linux的应用开发.采用本文技术开发的系统,既可以通过以太网对仪器系统实时远程监控,满足对地磁观测系统的实时性和网络控制要求,又具有良好的可扩展性,对其他观测系统具有一定的借鉴意义.