利用GPS监测电离层不均匀结构探讨

利用上海地区GPS综合应用网提供的高时空分辨率的双频GPS观测资料,研究了该区域内一电离层不均匀体的产生、消亡过程.首先,采用Kalman滤波的方法改善双频伪距之差的观测精度,并利用参数估计的方法计算该时段内相应的硬件延迟.再根据电离层单层模型,利用GPS双频观测量、测站位置和GPS精密星历,求出GPS信号穿刺点的坐标和垂直方向电离层的电子含量;然后内插并获取其等值线图.等值线图随时间的变化表明,受等离子体湍流的影响,2003年9月8日北京时间9时40分左右在38°N、118°E左右产生了一电离层不均匀体,其尺度大约在50km左右,生存时间大约为5min.受地球重力场和高空风场的影响,该不均匀体向东北方向扩散.然后,利用大气扩散模型,按扩散方程计算分析了该不均匀体可能发生的电离层层区.理论计算表明,该不均匀体发生在电离层扩展F区,高度在350km左右.     

极光亚暴期间的南极中山站地磁共轭点位置研究

通过对北极斯瓦尔巴特( Svalbard )岛Longyearbyen台站的 极光扫描光度计和地磁 观测数据在地磁亚暴膨胀相期间的对比分析,发现扫描光度计记录中的极光边缘的快速极向 运动和地磁数据x分量的陡峭负弯之间有着良好的对应关系,地磁数据可用来研究两极 高纬 地区极光亚暴的地磁共轭特征. 对南极中山站、挪威Troms Svalbard台链和东格陵兰岛 地 区共15个地磁台站在7个典型极光亚暴事件中的地磁数据进行对比分析后发现, 中山站的地 磁共轭点位置存在明显的漂移特征,漂移的范围在斯瓦尔巴特岛与东格陵兰岛之间,纬度值 与CGM模型值近似.     

1989年3月特强磁暴期间的电离层暴

用欧亚大陆地面电离层垂测站资料考察1989年3月12～16日磁暴期间的电离层暴形态及其发展变化. 特强磁暴引发的电离层暴是全球性的,但自磁层沉降的高能粒子对热层低部的加热程度及区域分布不同,因而各经度链区域内电离层暴的特征也有所差异. 本文研究表明,与理论推断对照,欧洲地区内F2层最大电子密度NmaxF2(或f0F2)并不出现正暴现象,而负暴自高纬向低纬的发展则与典型的热层环流结果相符. 此外,此磁暴过程期间在中低纬区存在明显的波动过程. 在亚洲高纬地区,磁暴初期13日有约10 h的正暴,而负暴过程则与欧洲地区类似,但不太清晰;且无波动现象. 磁暴期间,同一经度链的中低纬地区,夜间常发生多站同时的h′F突增. 本文再次证实这是一般磁暴期间常出现的普遍现象.     

叠前深度偏移技术在活动断层探测中的应用

通过叠前深度偏移与常规处理的方法原理对比及实例分析,说明叠前深度偏移技术利于求准速度的纵横向变化、利于提高复杂构造和小断层的成像清晰度和精度,该技术在精细速度分析、正确速度—深度模型建立和叠加方法上的优势,在浅层地震勘探中具有广泛的推广价值。文中叠前深度偏移技术在活动断层探测中的应用实例表明,叠前深度偏移剖面与常规处理剖面相比,具有如下特点：①归位准确、断点清楚;②分辨率和信噪比更高;③真实反映地下构造形态;④解决速度陷阱问题,直接、精确给出地质层位深度。     

测井约束反演技术在煤田三维地震岩性勘探中的应用

利用地震技术解决岩性问题在煤田勘探中一直是近年来人们研究的一个热门课题,与其他地震反演技术相比,测井约束反演技术不仅可提高原始地震资料的垂向分辨率,而且将地震波转换为层的信息,因此正在岩性勘探中得到广泛应用．本文介绍了测井约束反演技术的原理及影响因素,并以开滦集团荆各庄矿某采区岩性勘探为例,说明了测井约束反演技术在煤田三维地震岩性勘探中的具体方法和应用效果。     

自适应GA-BP优化方法进行高分辨率反演

本文提出了一种高精度的神经网络学习方法．由于BP神经网络受初值的影响较大,而遗传算法可以很快达到全局最优解附近．本文结合遗传神经网络和BP神经网络各自的优点,将两种算法混合．使得神经网络的收敛速度得到加快,精度得到提高,并对传统的混合方法作了一点改进．通过对波阻抗进行反演的实践,表明这种方法可以达到提高分辨率的效果。     

高分辨率Radon变换方法及其在地震信号处理中的应用

Radon变换方法在地震资料处理中广泛采用,在地震同相轴识别和估计方面具有良好效果．无论是倾斜叠加,还是广义Radon变换方法,一般采用最小二乘反演方法实现．目前,在提高反演算法的效率和分辨率方面仍值得研究．本文从倾斜叠加的定义出发,阐明Radon变换分辨率问题的来源和解决办法．采用最小二乘反演方法研究高分辨率抛物线Radon变换和双曲Radon变换时,给出稀疏约束预条件共轭梯度法求解的高分辨率Radon变换的实现方法,同阻尼最小二乘方法相比,分辨率和精度明显提高,文中给出了模型算例．根据有效波和多次波NMO后剩余时差不同,采用高分辨率抛物线和双曲Radon变换可以压制多次波,分别给出了方法原理,最后给出应用实例．研究表明,稀疏约束预条件共轭梯度法可以有效实现高分辨率Radon变换;数值算例表明,算法计算效率和精度较高,可以更好地实现多次波压制．     

化学物质释放激发中低纬扩展F的数值模拟

利用离子和电子动量方程、连续性方程以及电流连续性方程建立了适合描述中低纬spread-F发展的物理模型,并对模型进行了数值求解,讨论了利用H₂O释放来激发电离层Rayleigh-Taylor不稳定性的可能性. 结果表明,电离层处于不稳定状态时,H₂O在电离层底部释放后,造成电子的大量消耗,增强了峰值高度以下电子的密度梯度,有利于spread-F的发展,在spread-F发展的过程中,释放中心附近会形成电子密度的消耗区,两侧出现密度的增强区;而电离层比较稳定时,初始扰动会逐渐稳定下来,但化学物质释放仍能造成电子较长时间、较大范围的扰动.     

由面波快速稳健反演地震矩张量的经验方法

给出一种稳健反演方法(也称迭代加权最小二乘IRLS),该方法对分离数据点极不敏感,因为它可以自动剔除异常的数据点,不需要人工仔细检查和控制数据质量。为了使用Tarantola-Valette的迭代广义离散反演方法进行稳健反演,将基于残差和信噪比的不同判据引入到协方差矩阵(作用相当于权重函数)中。在实际应用中,这个算法的作用相当于震源机制初步测定(PDFM),后者在海啸预警中用于快速估计强震震源参数。要反演的输入数据是长周期面波的频谱,输出的计算结果为地震矩张量,根据这些张量获得地震的震源几何形状和主应力轴。这种算法可以应用于任何非线性(迭代)反演计算中,解决污染数据集的分离数据点的问题。     

声波方程频率域有限元参数反演

推导出频率域有限元声波正演方程,为了消除边界反射,将Clayton-Engquist旁轴波动方程吸收边界条件引入频率域,并对有限元刚度矩阵和质量矩阵进行压缩存储,利用广义共轭梯度法求解有限元方程获得正演解.在此基础上,推导出在某一频率下波场数据残差δU与单元物性参数修改量δλ之间关系的Jacobi矩阵,反演方法允许利用地面二维炮集全波场资料与给出初始模型参数的正演值的差值δU,迭代求得δλ.由于计算机内存的限制,方法计算不允许有过多数目的未知数个数,因此还提出了对同一介质物性单元的Jacobi矩阵元素进行压缩组装的措施,从而使反演的未知量个数减少,结合采用共轭梯度迭代法,使得只需利用有效波频段的少数一些频率即可进行迭代反演.正演和反演理论模型的数值模拟结果表明方法是有效的.