雷达干涉PS网络的基线识别与解算方法

时序雷达干涉图中的永久散射体(PS)可看作“天然GPS点”, 以构成网络用于监测长期的地表形变. 本文提出采用邻接矩阵拓扑模型对基于Delaunay剖分算法生成的PS网络进行基线识别, 并采用时序相干最大化算法求解PS基线的线性形变速度增量和高程误差增量. 该数据模型和计算方法被应用于探测香港地区2006~2007年间的区域地表沉降. 实验研究采用由Envisat卫星ASAR传感器对该地区成像所获取的时序SAR影像作为数据源, 并联合该地区12个GPS连续运行参考站的观测数据予以大气修正和地面控制. 实验结果表明, 该模型和方法应用于地表形变测量是有效的和可靠的, PS网络方法探测地面沉降的精度约为±2.0 mm/a.     

龙口近岸海域潮流作用下悬浮泥沙时空分布特征及输运机制

根据2015年1月与2017年5月两期大潮期27小时海流连续同步观测及悬浮泥沙资料,利用Morlet 小波分析与单宽悬沙通量机制分解法,结合潮流场特征,分析了龙口湾海域悬浮泥沙的时空分布特征,研究了潮流作用下的悬沙输运机制。结果表明,平面上,悬沙浓度在龙口湾内较低,湾口、湾外海域的的悬沙浓度相对较高;垂向上,研究区整体表现为悬沙浓度由底层向表层递减。潮周期尺度上,悬浮泥沙浓度峰值较流速峰值存在0.5～2 h的时间滞后;悬浮泥沙浓度在时间上的变化以12～16 h尺度为主要周期。季节尺度上,1月悬沙浓度远远大于5月。研究区内单宽输沙通量为1.21～239.77 g·s−1·m−1,整体上悬沙通量呈现出湾口最高、湾外开阔海域其次、湾内最低的分布格局。平流输运项（T1+T2）在悬沙输移中占绝对优势,潮致余流在悬沙输运起主要作用。季节上,1月份单宽输沙通量远远高于5月份,整体呈现出夏季落淤储沙而冬季再悬浮输沙的季节性输运特征。湾外海域悬浮泥沙大致向SW、S向输运,屺坶岛以北海域沿W、SW向屺坶岛头输运,进入湾内后,悬浮泥沙的输运沿人工岛北侧和西侧分为两支。研究区内,在海流、地形等的综合作用下,整体表现为由渤海向莱州湾的净输沙趋势。     

海水二氧化碳分压测量用水-气平衡器

水-气平衡法被广泛地应用于海水CO₂分压(partial pressure,pCO₂)的测定。该方法采用水-气平衡器,使海水与平衡器上部顶空中的空气进行CO₂交换,达到平衡后测定该顶空空气中CO₂的浓度,再换算成海水pCO₂。水-气平衡器是海水pCO₂测量仪器的关键部件,其性能在很大程度上决定所获得的pCO₂数据的准确度和可靠性。本文介绍了水-气平衡器的平衡原理、平衡器时间常数的测量方法及影响因素,归纳了现有的4种用于海水pCO₂测量的水-气平衡器即喷淋式、鼓泡式、层流式及混合式平衡器的结构与特点,着重介绍了两种新型的水-气平衡器即基于射流器的鼓泡式平衡器和基于球形降膜的层流式平衡器,比较了不同水-气平衡器的尺寸、运行参数及时间常数,分析了设计和应用水-气平衡器时需考虑的因素。本文可为使用水-气平衡器测定海水pCO₂的技术人员提供技术参考。     

基于数据与模型联合驱动的波阻抗反演方法

井插值初始模型为基于模型的反演提供的低频信息往往不够准确,导致该模型驱动方法容易出现较大的波阻抗预测误差且建模效率较低.为缓解这些问题,本文利用数据驱动的深度学习反演更加擅长预测低频阻抗的优势,提出一种基于数据与模型联合驱动的波阻抗反演方法.该方法联合地震和测井等数据,先后开展数据驱动和模型驱动的波阻抗反演.首先,数据驱动部分使用井旁地震记录、测井导出的波阻抗曲线以及井插值低频阻抗曲线,搭建以双向门控递归单元为主要模块的波阻抗智能预测网络.其次,该网络预测的波阻抗的低频分量作为数据驱动初始模型,替代井插值初始模型而参与模型驱动部分.最后,模型驱动部分在地震数据匹配和数据驱动初始模型的共同约束下开展基于模型的反演,获得最终的波阻抗结果.合成数据和实际数据测试表明,本文方法相比于单一的数据驱动或模型驱动方法能获得更高分辨率和更高精度的波阻抗反演结果,从而为后续储层预测提供可靠的弹性参数分布.

     

基于LIM-MCMC模型研究江苏近海北部海域食物网能量流动特征

食物网结构特征和能量流动的研究,对于维持海洋生态系统结构和功能的稳定具有重要意义,有助于深入理解海洋生态系统的复杂过程。本研究基于2019−2021年在江苏近海北部海域开展的季节性渔业资源底拖网调查数据,通过构建基于蒙特卡罗马尔科夫链算法的逆线性模型（Linear Inverse Models using a Monte Carlo Method Coupled with Markov Chain, LIM-MCMC）,结合生态网络分析（Ecological Network Analysis,ENA）的方法,分析了该海域生态系统状态和食物网能量流动特征,旨在为江苏近海北部海域食物网营养动力学研究提供参考依据。结果表明,该海域生态系统共包含299条能量流动路径,能量流动分布整体呈典型的金字塔结构,各功能群呼吸消耗和流入有机碎屑的能量保持同步性。通过与其他海域比较发现,江苏近海北部海域生态系统的连接指数（Connectance,C）和系统杂食指数（System Omnivory Index,SOI）分别为0.40和0.22,处于较高水平,表明该生态系统不同营养级间的营养联系较为紧密,食物网结构相对复杂,能够在较大程度上抵御外界扰动。总初级生产力/总呼吸（Total Primary Production/Total Respiration,TPP/TR）和Finn’s循环指数（Finn’s Cycling Index,FCI）分别为1.05和5.76%,表明该生态系统对能量利用效率较高。此外,约束效率（Constraint Efficiency,CE）、发展程度（Extent of Development,AC）、协同效应指数（Synergism Index,b/c）和主导间接效应（Dominance Indirect Effects,i/d）也表明该生态系统具有较高的系统发展程度、再生潜力和系统发展空间。本研究将有助于为江苏近海北部海域生态系统的修复和渔业资源的可持续利用提供理论基础,为实施基于生态系统的渔业管理提供科学依据。     

首都圈地区Pb震相典型特征与康拉德界面研究

Pb震相是近震震相中的一个重要震相.关于Pb震相典型特征的总结和分析,对指导区域台网工作人员如何识别该震相,丰富台网观测报告震相产出,提高地震定位精度和确定康拉德界面等相关研究具有重要意义.但由于识别困难,国内很少有系统进行有关Pb震相的识别和研究工作.本研究采用首都圈地区高密度台网2009-2015年记录到的369个M_L ≥ 2.5地震事件的波形资料,重新分析震相并识别出1153条Pb震相.基于震相资料,利用时频分析、多项式拟合、射线分析、最小二乘法、联合反演、理论走时计算等方法进行研究,并在结合前人研究结果的基础上,我们得出：在首都圈及邻区,在肉眼可识别时频域内的特征来看,通常容易识别的Pb的振幅或频率高频部分相对比初至Pn和Pg大或高,也有振幅变小或者频率变化不明显的情况,这可能与震源机制、台站方位、场地响应、仪器类型等方面有关.时频分析、功率谱密度和肉眼识别分析的结果表明,P波的主要能量集中在相对低频部分,Pn,Pb,Pg,PmP四种震相（本研究以后提到的震相顺序只考虑这四种震相）有很强的共性,区别在于传播路径上的不同,频率或观测记录周期上的小幅度差别.在Pg作为初至波时,Pb震相的低频主频部分与Pg震相的低频主频部分带宽差不多（受到包含Pg震相的影响）,但是高频主频部分频率更高,Pb到时在Pg之后,PmP之前.Pn作为初至波时,Pn震相低频主频部分带宽比Pb宽,但是Pb高频主频部分频率相对更高,Pb在Pn之后,在Pg之前.鉴于震源深度对Pb到时顺序的影响,及其在定位结果中精确度最差的情况,在震中距约在80~140 km范围内时,得考虑区域地壳厚度横向不均匀、震中距、震源深度等情况并结合波形特征,来判定Pb是否为初至震相.Pb震相在康拉德界面的平均传播速度约为7.0 km·s^-1,康拉德界面平均深度约为23 km.Pb射线的分布情况直接证明了康拉德界面在首都圈地区的分布是连续的.基于本研究利用Pg,Pb,Pn,PmP震相走时联合反演所得模型计算的理论走时结果和实际观测结果一致进一步证明了我们结果的可靠性.

     

基于地磁台站数据对磁暴期间环电流和场向电流的分布特征研究

磁暴的发生与环电流的变化密切相关.除了对称环电流外,部分环电流在磁暴的发展过程中也起到了重要的作用,同时部分环电流通过场向电流与极区电离层中的电流形成回路.本文应用INTERMAGNET地磁台网北半球中低纬区域地磁台站数据,对不同强度4个磁暴事件主相和恢复相期间部分环电流和场向电流的磁地方时分布进行了分析和讨论.对于每一个磁暴事件,在低纬地区（地磁纬度约0°—40°N）选用地磁经度上大致均匀的8个台站,通过坐标转换计算平行于磁偶极轴的地磁场水平分量H来分析磁暴期间环电流所引起的磁场扰动;在低纬地区8个台站的基础上增加中纬地区（地磁纬度约40°N—60°N）地磁经度上大致均匀的6个台站,计算地磁坐标系下地磁场东西分量Y来分析磁暴期间场向电流在中低纬地区引起的磁场扰动.结果表明,磁暴主相期间的部分环电流主要作用于磁地方时昏侧和夜侧扇区,并且主相和恢复相期间部分环电流引起的磁场变化随着磁暴级别的增大而增大;磁暴主相期间向下的场向电流多出现在夜侧至晨侧扇区,向上的场向电流多出现在昏侧至午后扇区,且中纬地区向下和向上场向电流的展布范围明显大于低纬地区;恢复相期间弱、中磁暴事件的场向电流呈现与部分环电流相同的减弱趋势,而强、大磁暴事件在恢复相末期场向电流引起的磁场变化明显不同于恢复相的其他时刻,这可能与高纬较强的亚暴活动有关.

     

四川茂县叠溪镇新磨村滑坡特征与成因机制初步研究

通过地质调查提前了解地质灾害发生的历史和现状,对最终实现潜在灾害的识别和预警具有重要意义。目前,传统人工地面调查手段难以发现并查明茂密植被覆盖或地形高陡等复杂山区的重大地质灾害及隐患,而航空遥感作为一种多功能综合性探测技术,因其独特视场角、不受地面条件限制等优势可高效地获取地质灾害发育分布特征和时空演化规律。首先,概述了地质灾害领域常用的航空遥感平台类型及发展趋势,分析了不同荷载传感器信息处理技术优势及主要解决的地质灾害问题。其次,综述了航空遥感技术在地质灾害基础地形测绘、早期识别、调查评价、中长期监测、应急处置5个应用阶段的重点研究成果,并论述了不同阶段的各类技术方法要求及优劣性。最后,总结航空遥感技术在地质灾害领域应用研究的不足之处,并阐明了未来发展趋势和建议。

     

华北地区地震震源机制分区特征

利用华北地区（北纬36°—42°;东经111°—125°范围）2010年1月至2014年6月≥M_L2.5的918个地震事件波形资料,采用FOCMEC方法计算震源机制,根据参与计算的清晰初动数量及振幅个数,以及在分别采用5°、10°、15°不同步长搜索震源机制解结果必须为同一组接近解的原则,我们共得到572个可靠的震源机制解.对于震级相对较大且波形低频部分信噪比较好的地震,同时采用TDMT全波形反演方法反演了矩张量,最终得到14个地震的矩张量,并与利用FOCMEC方法得到的震源机制解进行了比较.同时我们还搜集了1937年以来华北地区中强地震的震源机制解结果.根据震源机制类型特征及构造特点,我们从空间上对震源机制结果进行了分区分析.结果表明：研究区内中小地震的震源机制类型相对复杂,但仍能看出中小地震震源机制有显著的分区特征,震源机制主要类型是正断型和走滑型,并且大部分正断型震源机制分布在山西断陷带、唐山老震区、海城老震区内.该现象表明研究区内主要变形以平移和拉张为主;同时通过大于4级以上地震震源机制类型主要为走滑型可得出,走滑型应力在华北地区应力场上占绝对优势,但是局部地区的正断型应力也比较显著,比如山西断陷带、海城老震区、唐山老震区、渤海内（烟台—蓬莱段局部地区）.

     

微动探测技术在地层结构研究中的应用——以福州滨海新城核心区为例

微动探测技术以其快速、经济、受场地条件限制小等特点,广泛应用于浅部地质结构探测。该文采用基于线形台阵的高效、高密度数据采集与处理技术,在福州滨海新城核心区部署14条测线用于基岩埋深划分,通过空间自相关法从预处理后的微动信号垂直分量中提取瑞雷波相速度频散曲线,利用非线性遗传算法反演横波速度结构。结果表明,微动探测技术有效探测出研究区基岩埋深和地层结构,探明强风化花岗岩埋深为34~53 m,中风化花岗岩埋深为40~60 m,与区内搜集到的钻孔资料吻合,为福州滨海新城核心区地下空间安全利用评价提供了重要的科学依据。