基于平面波模型重访地震背景噪声互相关及空间自相关(SPAC)

自Aki(1957)提出微震的空间自相关(SPatial AutoCorelation,SPAC)技术以来,SPAC技术一直独立发展,并在工程地震领域获得了广泛应用.近20年来,地震干涉(Seisimic Interferometry,SI)在多个领域引起人们的关注,该技术的核心思想是连续地震背景噪声的互相关函数(Noise Crosscorrelation Function,NCF)可以重建系统的格林函数(Green's Function,GF),对该技术的回溯性研究建立了SPAC和NCF的关系:它们是对同一物理现象的不同描述,SPAC在频率域中描述随机平稳噪声的空间相干,NCF在时间域中描述扩散场的互相关.理论上SAPC和NCF技术要求背景噪声源均匀分布,这样的噪声场可以用平面波叠加来模拟.本文基于平面波模型重访地震背景噪声的互相关和空间自相关技术,从单色平面波的互相关表示出发,对地震背景噪声互相关及空间自相关技术进行评述,试图使这些概念更易于理解.与之前众多研究地震干涉技术的理论相比,本文尤其关注以下几点:(1)基于简单的平面波模型,给出不同维度下,源或台站对方位均匀分布时,平面波互相关对入射波的方位平均和台阵对的方位平均结果,并对格林函数GF和时域互相关函数NCF的关系进行总结.(2)给出声源和(或)交叉台站方位分布不均匀时的互相关表示,指出这种非均匀性对方位的依赖关系,与弱各向异性介质中面波速度的方位依赖关系类似,因此,非均匀源的影响在反演时可能会映射到面波方位各向异性结果中.(3)互相关运算中,哪一个台站是虚拟源.NCF包含因果性和非因果性两部分,NCF的非对称性通常用于研究噪声源的方位分布,但由于源和接收的互易关系,及对互相关运算的不同定义和不同的傅里叶变换习惯,哪一个台站是虚拟源在目前的文献中并不明确.(4)方位平均和时间平均的关系.在SPAC处理中,需要对不同方位分布的台站对进行方位平均,本文从理论上说明,单个平面波入射时,交叉台站互相关系数对台站对的方位平均,等价于单个台站对互相关系数对入射波的时间平均.(5)几种特定分布非均匀噪声源的SPAC表示.包括单独的因果性噪声源和非因果性噪声源给出的互相关函数表示,及由此带来的相移问题.(6)利用SPAC、NCF和面波GF之间的关系,给出交叉分量的空间自相关系数表示.(7)衰减介质的空间相干表示.虽然利用地震干涉技术研究介质衰减在理论上仍然存在一些争议,但人们正试图研究从连续背景噪声记录中提取介质衰减的可能性.本文基于平面波模型,给出了不同坐标选择下,衰减介质的空间相干表示,这种表达的不同,指示了由地震干涉技术提取介质衰减的困难.与众多研究地震干涉的理论相比,比如稳相近似理论、互易定理、时间反转声学等,本文主要考虑均匀介质,不涉及非均匀介质的散射,从最简单的平面波模型,理解背景噪声重建系统格林函数这一地震干涉的核心思想和相应的基本概念.     

Assessment of global meteorological,hydrological and agricultural drought under future warming based on CMIP6

在全球变暖背景下,分析和预测干旱的变化趋势和传播规律对于区域生态环境安全和灾害管理具有重要意义.本文基于第六次国际耦合模式比较计划(CMIP6),分析了SSP2-4.5和SSP5-8.5两种变暖情景下的气象(标准化降水指数SPI和标准化降水蒸发指数SPED,水文(标准化径流指数SRI)和农业(标准化土壤水分指数SSI)...     

遥感图像空间分辨率改进值计算方法

为了克服超分辨重建后的遥感图像空间分辨率的界定还采用人工对比判读存在误差和结论不统一的缺点,利用调制传递函数、奈奎斯特采样定理和人眼极限频率,建立了一种新的空间分辨率客观评价方法。利用该方法计算超分辨率重建后的遥感图像相比原始遥感图像空间分辨率的提高倍数,从而推断出重建后遥感图像的空间分辨率的大小。在数值测试中,利用不同的超分辨率方法对分级变频矩形光栅图像进行重建,采用提出的空间分辨率评价方法,与归一化均方误差、峰值信噪比、信息熵、灰度平均梯度进行客观评价的结果一致。此方法为遥感图像空间分辨率改进值的计算提供了一种可行的量化模型。     

天文观测科学实践中心技术实现

天文观测科学实践中心是一个以天文观测为核心的网络实践体验中心,以网站的形式向公众提供服务。网站建设使用HTML、CSS、JavaScript和JSP/JaveBean等技术;基于B/S结构实现望远镜远程控制;采用Windows Media技术实现视频发布。建成的网站为用户提供了全新的天文观测实践体验机会,达到了传播天文知识的目的。     

Revisiting vertical structure of neutrino-dominated accretion disks: Bernoulli parameter, neutrino trapping and other distributions

We revisit the vertical structure of neutrino-dominated accretion flows (NDAFs) in spherical coordinates with a new boundary condition based on the mechanical equilibrium. The solutions show that NDAF is significantly thick. The Bernoulli parameter and neutrino trapping are determined by the mass accretion rate and the viscosity parameter. According to the distribution of the Bernoulli parameter, the possible outflow may appear in the outer region of the disk. The neutrino trapping can essentially affect the neutrino radiation luminosity. The vertical structure of NDAF is like a “sandwich”, and the multilayer accretion may account for the flares in gamma-ray bursts.     

Periodic orbits based on geometric structure of center manifold around Lagrange points

This study proposes an analytical method that determines the center manifold and identifies the reduced system on the center manifold. The proposed method expresses the center manifold through general equations containing only state variables, and not functions with respect to time. This is the so-called geometric structure of the center manifold. The location of periodic or quasi-periodic orbits is identified after the geometric structure of the center manifold is determined. The reduced system on the center manifold is described using ordinary differential equations, so that periodic or quasi-periodic orbits can be computed by numerically integrating the reduced system. The results indicate that the analytical method proposed in this study has higher precision compared with the Lindstedt-Poincaré method of the same order.     

地震随机噪声压缩感知迭代压制方法

复杂地表和复杂介质条件下,随机噪声往往严重影响着复杂地震信号的信噪比,同时深层地球物理目标探查中弱地震信号总是被随机噪声所掩盖,如何有效地压制随机噪声干扰、恢复有效地震信号仍然是高精度地震勘探中的关键问题.压缩感知理论突破了奈奎斯特采样定理的限制,利用有效地震信号的可压缩性和稀疏性,提供了从不可压缩随机噪声中进行有效信号分离的数据原理.本文系统分析压缩感知框架下地震随机噪声压制的稀疏优化反问题,提出了基于迭代软阈值算法的"采集-重建-修复"方案对该问题进行求解.在实现高度稀疏表征的基础上进行地震数据的压缩感知随机观测,通过迭代反演对有效地震信号进行重构,有效提高复杂地震数据的信噪比,同时,当求解稀疏优化问题时,如果出现正则化项引起重构信号衰减现象,可以匹配除偏对衰减的有效信号进行修复.通过与工业标准 f-x预测滤波方法进行比较,理论模型和实际数据处理的结果表明,压缩感知迭代噪声压制方法对复杂地震数据中的随机噪声有较好的压制效果,可以有效恢复出被较强非平稳随机噪声干扰的时空变同相轴信息.     

2021年5月21日云南漾濞MS6.4地震序列地震矩张量及发震构造

2021年5月21日云南大理州漾濞县发生了MS6.4 地震.我们利用区域地震台网记录的地震波形资料,首先采用多点源地震矩张量反演方法确定了漾濞地震序列中 3 次MS≥5.0地震的矩心矩张量解,分析研究了地震矩释放的最佳模型;然后对序列中较大地震进行了绝对定位,结合余震序列重新定位结果研究了地震矩心在断层面上的位置.结果显示MS5.6 前震可用2 点源模型模拟,矩震级分别为MW 5.3、MW5.1,矩心时间相隔约30 s,矩心位置相距约 2 km.MS 6.4 主震可用单点源模型模拟,矩心与起始破裂点平面距离约 5 km.前震和主震的矩心均位于地表以下 6 km处,矩心与起始破裂点的位置关系显示两地震向南东方向单侧破裂,断层以"前震-主震"型地震序列典型的"撤退式"方式破裂,MS5.6 前震的发生降低了断层面的抗剪强度,从而发生了更大的MS6.4 主震.MS5.2余震可用单点源模型模拟,起始破裂点与矩心空间位置相近,在地表以下约 10 km处.余震区构造应力场反演结果显示漾濞 6.4级地震序列属于区域应力场触发的地震活动,地震序列震源机制解符合走滑断裂伴生的负花状构造系统内部断裂的运动特征,余震的空间分布图像显示花状构造系统内部的两条断裂发生了地震活动.     

Simulation of Lake-Groundwater Interaction under Steady-State Flow

MODFLOW is one of the most popular groundwater simulation tools available; however, the development of lake modules that can be coupled with MODFLOW is lacking apart from the LAK3 package. This study proposes a new approach for simulating lake - groundwater interaction under steady-state flow, referred to as the sloping lakebed method (SLM). In this new approach, discretization of the lakebed in the vertical direction is independent of the spatial discretization of the aquifer system, which can potentially solve the problem that the lake and groundwater are usually simulated at different scales. The lakebed is generalized by a slant at the bottom of each lake grid cell, which can be classified as fully submerged, dry, and partly submerged. The SLM method accounts for all lake sources and sinks, establishing a governing equation that can be solved using Newton's method. A benchmarking case study was conducted using a modified model setup in the LAK3 user manual. It was found that when there is a sufficient number of layers at the top of the groundwater model, SLM simulates an almost identical groundwater head as the LAK3-based model; when the number of layers decreases, SLM is unaffected while LAK3 may be at a risk of giving unrealistic results. Additionally, the SLM can reflect the relationship between the simulated lake surface area and lake water depth more accurately. Therefore, the SLM method is a promising alternative to the LAK3 package when simulating lake - groundwater interaction.