极区电离层对流速度的浅层神经网络建模与分析

电离层对流是太阳风与地球磁场相互作用下驱动的磁层大尺度对流循环与对流电场在极区电离层的映射, 与行星际磁场-地球磁场耦合系统息息相关.本文基于SuperDARN(Super Dual Aurora Radar Network)分布在北半球的23部高频相干散射雷达获取到的二维电离层对流速度对其进行建模研究.模型输入为行星际磁场三分量、太阳风速度、太阳风密度和地磁指数六个空间物理参数, 模型输出为二维对流速度.模型选择两种广泛应用于空间物理建模的浅层神经网络即广义回归神经网络(General Regression Neural Network, GRNN)和误差反向传播(Back Propagation, BP)神经网络.实验结果显示, GRNN模型和BP模型的速度幅值均方根误差分别为174.96 m·s^-1和234.21 m·s^-1, 速度方向角均方根误差分别达到62.30°和88.07°, 相比于对流速度最大值2000 m·s^-1和360°的方向角范围来说, 其误差是可以接受的.外推性实验结果显示, 在第24个太阳周期时, GRNN模型和BP模型的速度幅值均方根误差分别为305.35 m·s^-1和738.15 m·s^-1, 速度方向角均方根误差分别为82.01°和90.56°.实验结果表明, GRNN在时间外推性上的效果优于BP神经网络, 更适用于预测对流速度.我们发现在四种典型空间环境条件下, 利用GRNN模型预测的瞬时对流速度来构建的全域对流模式与现有统计模型构建的对流模式相似, 从而验证预测的对流速度可以用于分析瞬时极区电离层对流.

     

基于构造应力场识别震源机制解节面中发震断层面——以盈江地区为例

为了识别震源机制解节面中的实际发震断层面,本研究在反演震源处应力场的基础上,进一步计算震源机制解两个节面的不稳定系数,将其中最不稳定的节面视为实际发震断层面.本研究将上述方法应用于地震资料丰富且中强震发震构造研究较为深入的云南盈江地区,获得以下结论: (1) 2008年3月21日和2011年3月10日地震发震断层为震源机制解中NEE向节面,对应震中附近的大盈江断裂; 2008年8月21日地震的发震断层为震源机制解中NS向节面,对应震中附近近NS向苏典断裂; 2014年5月23日地震断层面识别结果为NEE向节面,其发震断层可能为昔马—盘龙山断裂; 2014年5月30日地震的发震断层为震源机制解中NS向节面,其发震断层可能是与苏典断裂平行的断裂.(2)盈江地区总体断层面识别结果显示盈江地区发震断层走向优势分布为近NS向和NEE向,呈现出共轭断层,研究区最大主压应力方向为NNE向; 断层走向和最大主压应力轴走向关系符合安德森断层理论.(3)本研究表明基于应力场识别震源机制解节面中发震断层面方法物理意义明确,实际应用结果合理可靠.

     

岩石破坏过程磁场效应实验研究及其对地震预报的意义

地震前岩石圈存在可观测的磁场前兆异常, 岩石破坏过程的磁场效应规律却鲜有研究.本文设计建立了岩石破坏磁场效应监测实验系统, 测试分析了岩石破坏过程磁场与载荷、声发射、电磁辐射之间的关系, 探讨了岩石破坏磁场产生机制与岩石破坏磁场效应对地震预报的意义.结果表明: 岩石在受载破坏过程能够产生磁场, 磁感应强度与载荷变化存在良好的对应关系.在受载前期, 磁感应强度波动增加, 受载中后期, 磁场强度显著增加; 主破坏发生时, 磁场强度快速增加并达到最大值.磁感应强度与累积声发射计数平均相关系数达到0.825, 呈高度相关, 表明磁场变化能够反映岩石的变形破坏阶段和状态.岩石破坏磁场的产生主要与电性变化有关, 运动电荷或电流的变化产生了磁场.岩石破坏磁场与电磁辐射同属于电磁信号, 磁场是一种极低频、连续、脉冲式的信号, 信号频率一般为0~20 Hz; 电磁辐射是一种瞬态、阵发性的电磁波, 信号频率一般为kHz~MHz.相对于电磁辐射, 磁场前兆异常先出现, 岩石破坏的磁场监测结果对于评估地震的临震预报具有显著的意义.

     

珠江口盆地恩平凹陷中新统沉积特征及河道型岩性圈闭潜力

珠江口盆地恩平凹陷中浅层近年来相继有商业油气发现,虽目前仍然以构造圈闭为主,但古珠江三角洲相关岩性目标的评价亟待展开。基于高品质井、震资料,本次研究以恩平凹陷中新统珠江组上段—韩江组下段（T50—T35）为主要目的层,以三级层序界面和最大海泛面为界,建立了恩平凹陷T50—T35间的四级层序格架。在高精度层序地层格架的约束下,进一步采用地震沉积学手段揭示了恩平凹陷以分流河道为主的沉积特征,并建立了不同海平面背景下的河道沉积模式：海侵早期和高位末期河道规模较大,延伸距离较远,平面上常连片发育;海侵晚期和高位早期的河道规模适中,平面上孤立性较强,且前缘常被波浪改造。研究发现,不同类型的河道砂体与特定的构造背景结合可发育“河道切割型”岩性圈闭,并且最大海泛面上下更适合于相关圈闭的发育。据此,研究锁定了恩平A油田西侧斜坡带、E油田东侧斜坡带和G油田西侧披覆构造带等3个岩性圈闭有利区及2个有利勘探目标,为盆地岩性油气藏勘探提供了新思路。     

一种可模态分离的高分辨率频率-波数法及其工程应用

高分辨率频率-波数法是通过计算F-K谱从能量角度获取主导表面波频散信息的一种常用方法。然而,由于高模态瑞利波的能量通常低于基阶波的能量,因此难以分离多模态频散信息。本文通过建立多模态瑞利波模型,并讨论其相速度、波数和能量特性,提出一种可模态分离的高分辨率频率-波数法。通过增强F-K谱上的高模态能量,提取其多模态能量的局部极值,进而得到相速度点,对所有相速度点进行概率分布并拟合,得到多模态频散曲线。工程应用表明,改进的高分辨率频率-波数法能够较好地还原多模态瑞利波信息,通过对提取的多模态频散曲线进行联合反演,可以得到与工程钻孔结果匹配较好的剪切波速度结构。     

黄海近岸锋面的时空变化及其对沉积物输运和沉积的影响

利用2010和2012年黄海海域不同季节的航次观测数据与HYCOM模式再分析数据进行了比对,检验了HYCOM模式的水体温度数据在黄海海域的适用性。据此分析了黄海海域的温度锋面和混合锋面的时空变化。结果显示,温度锋通常在秋季开始出现,在冬季最为发育,在春季逐渐消失;黄海混合锋面与季风活动密切相关,主要在秋季开始出现,在冬季发育。悬浮沉积物基本上集中在温度锋的向岸一侧,难以跨越锋面输运。山东半岛成山头海域的温度锋在形态及空间位置上与泥质沉积区相对应,沉积中心(厚度40 m)主要分布在温度锋的西侧,而在其东侧泥质沉积厚度快速减小。研究结果发现,秋冬季节混合锋与温度锋的空间位置并不一致,混合锋位于温度锋的西侧,强烈混合使得沉积物不易沉降,对应泥质沉积厚度小;而在混合锋东侧,悬浮沉积物浓度高且水体层化显著,沉积物易于沉降堆积,与泥质沉积中心对应。混合锋与温度锋的空间分布差异与共同作用可能是该区域泥质沉积体"Ω"形态发育的动力学机制。     

基于地基微波辐射计资料对成都双流机场两次雷雨过程的分析

利用地基微波辐射计资料,比较了2017年7月成都双流机场的两次雷雨过程,根据天气形势分为"两高切变"和"东高西低"2类,在此基础上分析微波辐射计要素变化特征,结果表明:在垂直方向0～10 km,以相对湿度达到80%来区分干区和湿区,则两次过程前3 h,相对湿度在垂直方向均呈现"上下干、中间湿"三层结构,并早于近地层前2 h达到饱和状态;过程期间相对湿度呈现"上干、下湿"两层结构;过程结束后湿层抬高,低层变干。两次过程水汽含量充沛,保持在70 kg/m~2以上,峰值超过85 kg/m~2。每一次中阵雨发生后水汽含量都会短暂回落,但仍高于过程前的数值,不足2 h后再次发生中阵雨。由0℃线高度变化可知,降水过程中,暖区(温度≥0℃)内相对湿度≥90%;云中液态水含量主要分布于6 km以下,温度在0℃以上的液态水占比很高,故两次过程以暖云降水为主。雷雨前1 h左右有"低层气温上升,0℃层抬升,K指数、CAPE指数也明显增大"的典型特征。降水发生在相对湿度、水汽总含量、云中液态水含量和稳定度指数快速增长的波峰中。     

基于动态增强磁共振的T1WI定量灌注参数伪彩图在导管源性乳腺癌中的诊断价值

目的:探讨基于动态增强的MR T1WI定量灌注参数伪彩图对导管源性乳腺癌的诊断价值。方法:16例女性手术前行双侧乳腺动态高分辨对比增强MR成像(DCE-MRI),绘制时间-信号强度曲线(TIC),基于乳腺动态增强磁共振的数据资料,通过灌注软件获得五种灌注伪彩图,分别为Wash-in、Wash-out、TTP、MIPt及PEI。选取病变的中央(1个)边缘(2个)及对侧相应部位正常乳腺组织(1个)为感兴趣区域,测得其各种灌注参数值,并研究探讨导管源性乳腺癌的灌注特点。结果:16例女性患者经病理学证实为13例浸润性导管癌、3例导管内癌。16个病灶中13例呈非肿块样强化,其中线状/导管样强化7例,斑片样强化5例,斑点状强化1例,另有3例为肿块样强化。16例患者TIC曲线均显示为Ⅱ型。Wash-in、Wash-out、TTP、MIPt及PEI五种灌注参数图的阳性发现分别为13个、10个、9个、15个、16个病灶,检出率分别为81.25%、62.50%、56.25%、93.75%、100%。对各组灌注参数值进行统计学分析,得出导管源性乳腺癌与对侧相应部位正常乳腺组织之间各参数值具有显著性差异(P<0.001);除TTP图参数外,病灶周边及病变中心各组参数值对比在统计学上亦具有显著性差异(P<0.001)。13例浸润性导管癌及3例导管内癌两种疾病的各种灌注参数值对比显示无统计学意义。结论:基于乳腺动态高分辨对比增强的T1WI定量灌注参数图对导管源性乳腺癌的检出率高,可为其诊断和鉴别诊断提供重要的补充信息。     

神东矿区浅埋深薄基岩上覆厚松散层水害治理

针对神东矿区煤层埋深浅、上覆基岩薄、厚松散含水层的地质条件,在回采期间,尤其是在第一次老顶断裂后,极易发生溃水溃沙。为了实现安全回采,研究了极具代表性的上湾煤矿12207工作面切眼区域,通过对该区域冒落带和导水裂隙高度,防水、防砂煤岩柱高度的研究,预测了矿井涌水量。依此为依据,采取了水文地质补勘、施工直通泄水孔、井下探放水、地面注浆等工程措施和井下工作面排水系统的建设等措施,实现了安全回采。     

西藏樟木堆积体结构及其稳定性

樟木口岸是我国与尼泊尔王国之间唯一的陆路通商口岸,也是西藏地区目前唯一具有一定规模的国际贸易口岸,但该口岸坐落于一大型堆积体之上,长期面临地质灾害的威胁。为进一步论证该堆积体的稳定问题,本文在野外调查基础上,对该堆积体的工程地质结构、岩土类型以及斜坡的变形破坏规律和稳定性进行了初步分析。结果表明：该堆积体并非单一土质结构,尚存在冰水堆积等类型,斜坡发生整体滑坡的可能性小,以地形坡度、人类工程活动等控制的局部滑移为主。