叠前地震数据特征波场分解、偏移成像与层析反演

本文提出了一套叠前地震数据稀疏表达(特征波场合成)、深度偏移成像和层析成像的处理流程.不同于传统的变换域中的数据稀疏表达理论, 本文利用局部平面波的传播方向(慢度矢量), 在中心炮检点处同时进行波束合成, 从而将地震数据投影到局部平面波域(高维空间)中.由于波束合成后的地震数据描述了局部平面波的方向特征, 因此称之为特征波场.然而波束合成算法需要估计局部平面波的慢度矢量.当地震数据受噪声干扰时, 难以在常规τ-p谱中自动估计局部平面波的射线参数(慢度矢量).本文提出了基于反演理论的特征波场合成方法, 可以同时反演局部平面波及其传播方向, 从而提高特征波合成的自动化程度并保持方法的稳健性.通过特征波场合成, 可以将地震数据分解为单独的震相(波形).这样的数据可以直接用来成像及反演.在局部平面波域中, 由于局部平面波的入射与出射射线参数已知, 传统的Kirchhoff叠前深度偏移(PSDM)和高斯束/控制束PSDM可以实现从"沿等时面的画弧"到"向反射点(段)的直接投影"的转变, 叠前偏移的效率以及成像质量可以同时提高.此外, 特征波场与地下反射点(段)的一对一映射关系使得叠前深度偏移与层析成像融为一体, 可以极大地提高速度反演的效率.数值试验证明了特征波场合成、叠前深度成像以及层析反演的有效性.     

南沙群岛北部海域鸢乌贼(Sthenoteuthis oualaniensis)夏季渔业生物学研究

采用自动鱿钓(AJ)和灯光罩网(LAFN)定点采样,对南沙群岛北部海域(12—16°N,112—116°E)鸢乌贼生长、繁殖、摄食及资源分布等进行研究。结果表明:灯光罩网渔获中鸢乌贼的胴长范围为65—231mm,体质量范围为6—580g;自动鱿钓鸢乌贼胴长范围为108—215mm,体质量范围为38—400g。自动鱿钓和灯光罩网鸢乌贼雌雄性比分别为32.0和1.4。南沙鸢乌贼雌性个体出现两个性腺发育高峰期,即101—120mm与161mm以上胴长组,4—7月为繁殖高峰期。鸢乌贼以大眼标灯鱼、尖头燕鳐等中上层鱼类为主,还摄食同类以及钩腕乌贼属等其它头足类及少数蟹类,雌雄个体摄食强度随胴长增加而增加。自动鱿钓CPUE(单位捕捞努力量渔获量)为1—38pc/(line·h),平均值为12pc/(line·h);而灯光罩网CPUE为15—50kg/net,平均值为35.7kg/net。南沙群岛北部海域鸢乌贼具有重要的经济学和营养生态学研究价值,灯光罩网是开展南海鸢乌贼渔业资源研究的较佳采样方式。     

基于稀疏反演理论的自动叠加速度反演方法

叠加速度分析技术是常规地震资料处理中的重要环节,也是经典的时间域速度建模方法.叠加速度分析技术主要包括速度谱计算和拾取两个步骤.至今为止,多数研究工作通过提高速度谱的分辨率以及抗噪声能力,获得高质量的速度谱从而有利于拾取.本文的目标是将叠加速度分析技术转为一个全自动化的处理流程.从参数估计的角度出发,将叠加速度估计转化为稀疏反演框架下的模型参数估计问题,并通过稀疏反演算法自动反演叠加速度,进而提高叠加速度建模的效率.为实现这一目标,首先给出了正问题的定义,即层状介质中CMP道集的预测模型,利用叠加速度、垂向双程走时(t_0)以及反射子波以及CMP道集时距关系(如双曲时距关系)可以预测CMP道集.接着,速度分析反问题可以描述为已知观测的CMP道集,估计模型参数(叠加速度及t_0时间等).利用模型参数的稀疏性作为约束条件并用L_0范数作为模型稀疏性的度量准则,叠加速度分析可以转化为L_0范数约束下的稀疏反演问题.本文提出了一种基于预测校正思想的匹配追踪算法求解上述反问题,实现了自动叠加速度建模并为后续的高精度速度反演方法提供较好的初始模型.理论和实际资料的测试结果证明了本文方法的有效性.     

南海休渔期调整的探讨

为更好地保护南海幼鱼资源,文章从渔港抽样调查、模型分析和时令谚语3个方面分析了调整南海休渔期的必要性。2017年的南海渔港抽样调查显示,当年的休渔期延长取得的渔业资源保护效果并不理想,但模型分析支持2017年的休渔新政应是3个半月休渔方案中保持产卵群体存量最好的方案。渔民谚语揭示南海幼鱼集中出现在4月。而目前的南海休渔期仍未能覆盖到幼鱼生长的旺发期。因此,建议现行的南海休渔时间再提前半个月或从4月1日开始休渔,甚至未来尝试在春季休渔,这样既可保护成长中的幼鱼,又可保护产卵中的亲鱼。     

基于单频走时敏感度核函数的三维波动方程初至层析

地震波走时层析是主要的近地表速度建模技术.对于变速模型,尤其是复杂近地表模型,波动方程能够更加精确地描述地震波的一阶绕射效应,理论上反演精度高于射线(束)类层析.然而,波动方程的数值求解的计算量较射线理论增加了几个数量级,严重制约了波动方程走时层析技术的三维实用化.为解决波动方程走时层析中遇到的计算和存储问题,本文通过引入随机边界条件以及离散Fourier积分,提出了基于单频梯度反演策略的实用化三维波动方程初至层析方法.本文方法的优势在于：在计算和存储方面,相比于基于波场重构算法(需要三次波传播)的梯度计算策略,本文提出的单频梯度计算方法对内存需求极低(相对于波动方程正演,仅需要增加两个单频波场以及一个成像体),且计算量至少减少1/3(仅需要两次波传播且无需处理数值吸收边界).此外,随机边界的引入使得正演算法大幅简化因而更适用于GPU(Graphics Processing Unit,图形处理器)加速.在理论层面,由于影响地震波一阶散射效应的主要区域集中在连接炮检的中心射线邻域的第一菲涅尔带内,随机边界条件的引入降低了随机边界内产生的散射波的空间相关性,使得第一菲涅尔带内的单频梯度相干加强;同时,地震观测系统的多次覆盖特性有助于第一菲涅尔带外的高波数振荡相互干涉.数值实验表明,光滑处理后的单频梯度仍然保留了非常可观的低波数成分,有助于实现背景速度反演.此外,三维复杂模型反演结果验证了本文方法能够较为准确地反演近地表速度结构.相对于传统的波动方程走时层析实现方案,本文方法在显著降低内存需求的同时进一步提高了计算效率,有望将波动方程初至层析技术推向三维实用化.

     

基于GIS的印度洋大眼金枪鱼延绳钓钓获率与水温关系的研究

采用GIS定性分析和数值分析的方法，研究了印度洋大眼金枪鱼延绳钓钓获率与水温的关系。结果表明，大眼金枪鱼延绳钓高钓获率的出现与印度洋加权水温大面分布存在明显的相互关系，大眼金枪鱼的渔获适温在14～17℃间。建议测量200m水深处的水温作为海上生产时的参考。     

特征高斯波包叠前深度偏移方法

高斯波包（Gaussian packet）传播算子可在局部时空域高效地计算局部波包的传播.高斯波包叠前深度偏移的基础是在Gabor变换域描述观测数据,再利用高斯波包传播算子计算炮点波场和检波点波场,两者相关即可得到偏移结果.利用炮道集的局部τ-p特征在Gabor变换域表达观测数据,可以仅关注部分高斯波包框架函数上的数据投影,这样既实现了波场的压缩存储,同时可利用高斯波包传播算子反传框架函数以实现整个炮道集的快速反传.这些综合了观测数据局部τ-p特征的高斯波包函数称为特征高斯波包（characteristic Gaussian packet,CGP）,相应的波场反传称为特征高斯波包反传.理论及数值分析证明了上述特征高斯波包反传方法是有效且快速的.炮点正传波场也利用高斯波包传播算子模拟.利用互相关成像条件可实现特征高斯波包叠前深度偏移（characteristic Gaussian packet pre-stack depth migration,CGPM）.由于高斯波包传播算子描述了局部方向及局部空间的波场,所以CGPM可以自然地提取角度域成像道集（ADCIG）,并易于实现面向目标叠前深度偏移,从而作为偏移引擎为偏移速度分析（MVA）服务.数值实验证明了CGPM和面向目标CGPM的有效性和实用性.     

水温影响下的印度洋黄鳍金枪鱼亲体补充量关系模拟研究

根据1960-2002年印度洋黄鳍金枪鱼亲体量-补充量(stock-recruitment,SR)及其表层水温资料,利用Ricker模型,水温分期Ricker模型和模糊逻辑Ricker模型,考察表层加权水温与黄鳍金枪鱼亲体量、补充量之间的关系。研究表明,模糊逻辑Ricker模型拟合效果最好,水温分期Ricker模型次之,均优于原始Ricker模型。水温分期Ricker模型中的暖水月补充量比冷水月大,在黄鳍金枪鱼资源量较低时,暖水条件更有利于种群的繁衍。模糊逻辑Ricker模型得出冷水月和暖水月条件下的极端估计,受水温等外界条件影响,黄鳍金枪鱼的补充量在两条SR曲线间波动。水温等环境条件的变化产生了不同于依赖于密度因素的种群动力过程,限制了原始Ricker模型对亲体补充量关系的描述。     

Hydrodynamic characteristics of the double-winged otter board in the deep waters of the Mauritanian Sea

In this paper, we tested the hydrodynamic characteristics of a new, double-winged otter board that consists of a forewing, a leading edge slat and a trailing edge flap. Flume experiments were conducted in a circulating flume tank by using a model with an aspect ratio(AR) of 0.85 and a horizontal planform area( S) of 0.09 m~2. The results indicated that the critical angle( α_(cr)) of the model was 44°, whereas the maximum lift coefficient( C_(Lmax)) was up to 1.715, and the door efficiency( K) was 1.122. The attack angle( α) ranged from 30° to 48° and from 10° to 46° when the lift coefficient( C_L) and door efficiency( K) were greater than 1.2 and 1.0, respectively. To compare the difference between double-winged otter board and traditional Morgere Polyvalent Ovale, same model of Morgere Polyvalent Ovale was also tested under the same experimental conditions. The critical angle( α_(cr)) and maximum of lift coefficient( C_(Lmax)) of the doublewinged otter board were 37.5% and 14.6% larger than those of the Morgere Polyvalent Ovale. Therefore, we concluded that the novel, double-winged otter board was more suitable for bottom trawling fisheries in the deep water of the Mauretania Sea due to its better hydrodynamic characteristics and stability.     

南沙北部灯光罩网与金枪鱼延绳钓联合探捕

2010年7月利用灯光罩网和延绳钓对南沙北部海域进行了初步的渔业资源调查,报道了该海域的鸢乌贼(Symplectoteuthis oualaniensis)和金枪鱼的渔获与分布状况。灯光罩网平均CPUE 63.90 kg/网,主要渔获物为鸢乌贼,占总产量的67.57%,平均胴长122 mm,质量89.6 g;延绳钓平均CPUE为18.19 kg/百钩,其中大目金枪鱼(Thunnus obesus)3.24 kg/百钩、短鳍斜齿鲨(Scoliodon Palasorrah)10.46 kg/百钩,渔获尾数较多的为帆蜥鱼(Alepisaurus ferox)和黑魟(Dasyatis atratus),分别占总数的39.13%和26.09%。提出南沙金枪鱼捕捞采用延绳钓与灯光罩网联合方式的建议。