小流域山洪灾害危险性分析之降雨指标选取的初步研究

降雨是诱发山洪灾害的直接动力和激发条件,是山洪灾害危险性分析中不可或缺的重要指标。对于不同的研究区,不同频次和历时的降雨对山洪灾害的影响不同,危险性分析所选取的降雨指标也可能不同。本文基于1:5万小流域数据、历史山洪灾害空间分布数据和暴雨图集资料,以江西省婺源县小流域为例,采用相关分析法对初步选取的24个降雨指标进行相关性分析,筛选出相关性不强的降雨指标;利用GIS技术和基于局部Getis-Ord Gi*算法的优化热点分析工具对历史山洪灾害点进行空间聚类分析,获得研究区每个小流域山洪灾害危险度的估值,该值能够较好地反映小流域山洪灾害危险性的空间分布;通过地理探测器模型中的因子探测器和交互探测器对已筛选出的降雨指标和小流域山洪灾害危险度进行综合探测分析,从而获取对该研究区小流域山洪灾害危险性影响较大的降雨指标,即100年一遇最大6 h降雨和100年一遇最大24 h降雨。本文研究对小流域山洪灾害危险性分析降雨指标的定量选取具有参考和指导意义。     

HY-2散射计风速降雨影响的神经网络校正

海洋二号搭载的笔形圆锥扫描微波散射计(HY2-scat)是国内第一个业务化运行的,可提供大量实时海面风场数据的微波传感器。由于Ku波段散射计测风原理和微波传输特性,受到降雨影响的散射计反演风场数据准确度降低。降雨导致的微波传播路径衰减,雨滴对微波直接后向散射导致的回波能量增加和雨滴对海表面毛细波的干扰等综合效应,使得降雨条件下散射计测风风速计算值偏高,风向计算值偏差较大。针对散射计反演风速受降雨影响的特点引入神经网络模型,使用准确度较高的NWP数值预报模式风场数据作为参考,对受降雨影响的HY-2散射计反演L2B级标准风场数据产品进行校正,改进HY-2散射计反演风矢量在降雨条件下的准确度。与受降雨影响的散射计反演风场风速偏差相比较,经过神经网络校正后的风速偏差减小,说明该方法适用于改善受降雨影响的HY-2散射计测风风速精度。     

福建水口库区次级断裂的应力分析和活动特征研究

为了解水口水库地区次级断裂的受力性质和活动特征,选用库区15个P波初动清晰可靠的地震震源机制解,采用力轴张量计算法推算了该区构造应力场的主轴方向,进而对断裂进行了应力分析。结果表明,湾口断裂受力性质为压性,其余为张性。根据库区布设的6个跨断层短水准场地观测资料,通过线性拟合方法,发现西瓜洲断裂为正断活动,其余为逆断活动。最后对两种方法得到的结果进行了比较。     

跨断层形变不同观测方法的对比分析

基于安丘地震台跨断层短水准、短基线和MD断层蠕变观测同期资料的变化特点、干扰特征,采用相关分析方法讨论了三者之间的关系.结果表明:1)安丘定点短水准观测受温度和地下水位的影响,与温度负相关,与地下水位正相关;安丘基线与温度显著相关,相关系数达0.95;MD断层蠕变观测水平正交、斜交和垂直观测均受温度影响,MD断层水平正交、斜交长期资料与温度相关性很好,相关系数分别为0.98和0.99,但短时间MD观测与温度相关性比较复杂,观测到的地表形变超前于温度变化;垂直观测分量在不同的季节,观测值与温度相关程度不同.2)短基线和MD断层水平正交一致性较好,在场地合适的情况下可进行对比观测;短水准和MD垂直观测分量没有明显的一致性变化特征,MD仪安装在半地下室的情况下,两者不适合进行同步观测.     

上海形变固体潮资料干扰因素分析

利用上海形变观测记录到的固体潮资料,分析气压、雷电、洞室装修、仪器故障及环境等干扰因素对形变固体潮记录的影响,为利用数字化资料及时识别干扰、准确捕捉短临地震异常提供了可参考的实例.     

2008年新疆和静5.3级地震异常特征及短临跟踪回顾分析

2008年8月30日新疆和静发生5.3级地震,位于新疆年度地震危险区内。震前由本文作者组成的南天山东段6级地震危险区短临跟踪小组于2008年6月中旬提出了短临预报意见。本文回顾分析了这次地震前开展的短临跟踪的工作思路、前兆异常的分析讨论及地震短期预测等,并对地震短临跟踪预报工作做一些探讨。     

高级时序InSAR地面形变监测及地震同震震后形变反演

差分干涉测量技术(differential interferometry technique,D-InSAR)是在InSAR技术基础上发展起来的,主要应用于测量地表微小形变。该技术在监测地震形变、火山活动、冰川运动、城市地面沉降以及山体滑坡等领域得到广泛应用,但实际研究中存在很多局限性,例如轨道参数误差、地形数据误差、大气延迟误差、时空去相关引起的相位解缠误差以及系统噪音误差等。这些因素成为InSAR高精度形变探测应用的主要限制。InSAR时序分析方法是目前解决常规D-InSAR处理过程中各种精度制约因素的主要方法之一。本文以InSAR时序分析中几个关键技术问题为研究目标,开展InSAR时序关键技术研究。本文取得的创新点如下:(1)在传统相干点提取方法的基础上,提出了一种新的提取方法:满秩相干点。该方法将干涉冗余网络图中节点和边结合起来构建满秩矩阵,并依此作为相干点提取指标。实验结果表明,满秩相干点提取法不仅能有效提高相干点的空间分布密度,而且能保留相干点的最优测量精度。(2)将大气延迟相位分成3种分量,即长波长大气相位、短波长大气相位以及地形相关的大气相位。在此基础上,利用网络法分别对3种类型大气延迟相位进行校正。网络法可以估算出每个时刻的大气延迟误差,再重构每一幅干涉图的大气延迟误差。实验结果分析表明,采用网络法能精确模拟出每个时刻大气延迟误差和每幅干涉图中的大气延迟相位。(3)离散点相位解缠误差是时序分析过程中主要误差源之一,直接影响后续时序分析结果的精度。本文提出一种利用网络闭合环残差方法,对离散相干点相位解缠误差进行检测和校正。该方法可以有效识别出离散相干点解缠相位中相位跳变;同时,本文也介绍了离散相干点解缠相位跳变校正的方法。(4)基于相干矩阵满秩条件,提出一种新的InSAR时序反演策略。利用干涉冗余网络图中各条边和节点之间的关系,采用最小二乘方法解算各个时刻点的形变特征,以有效解决传统InSAR时序反演过程中的秩亏问题。通过Bam地震震后时序形变场提取,在羊八井电站地热开采地下水引起地面沉降监测以及北京市地面沉降监测等几种典型应用中,验证了该方法的有效性和精确性。在关键技术突破的基础上,本文利用提出的新方法,获取了2008年10月6日西藏当雄MW6.3地震同震形变和震后地表形变时序,研究发震断层参数和震后运动过程的动力学机制。利用同震形变反演得到断层几何参数及滑动分布模型为先验知识,以InSAR时序方法获得震后形变时序资料为约束,分别利用震后余滑模型和震后黏弹性松弛模型,研究当雄地震震后断层的运动过程,同时对青藏高原南部中低地壳或者上地幔的黏性系数进行估计,并给出了最优拟合解。     

基于因子分析和季节趋势滤波方法的地球物理因子识别以唐山台跨断层数据为例

利用因子分析可以有效地找出多个变量的公共因子, 找出隐含因素; 基于季节趋势滤波方法, 可以分析序列的周期成分和趋势变化特征, 结合区域地震特征, 确定序列的物理意义。 本文将这两种方法结合, 提出了完整的地球物理因子识别方法, 并将其应用于唐山地震台跨断层形变短基线序列, 获得了具有物理意义的三个公共因子, 即远场构造因子、 台站因子和近场构造因子。     

康定6.3级地震前鲜水河南段跨断层形变异常分析

2014年11月22日,四川省甘孜州康定县（30.3°N,101.7°E）发生6.3级地震,震源深度18km。地震发生在有跨断层形变测量场地的鲜水河断裂带康定至道孚之间的色拉哈断裂。结合该断裂带2000年以来的跨断层形变观测资料,笔者重点对老乾宁、折多塘监测场地在康定地震前的观测资料进行了分析,得出了以下结论：①从2013年5月开始,老乾宁基线观测曲线持续上升,反映出鲜水河南段断层张性活动有所增强;②老乾宁、折多塘场地短水准观测曲线2014年5月至9月加速下降,断层压性活动增强,有明显的短期异常;③老乾宁、折多塘短水准异常对康定6.3级地震的短期预测有着明确的指示意义。     

TRMM数据在中国降雨侵蚀力计算中的应用

长时间序列降雨过程资料的获取一直是降雨侵蚀力计算中的一个难题。尝试利用地面实测站点数据分别对TRMM(Tropical Rainfall Measuring Mission)卫星的3B43和3B42数据进行回归建模和订正,并采用订正后的3 h平均降雨强度代替30 min最大降雨强度,同时基于TRMM数据的EI180的降雨侵蚀力算法,计算出了全国南北纬50°范围(TRMM覆盖区)内2013年月、季和年降雨侵蚀力;最后分别计算了省域和区域尺度下的降雨侵蚀力对全国尺度下的结果进行对比验证。结果表明:(1) TRMM降水数据比地面站点观测的降水量略大,但与实测站点数据具有很好的线性回归关系,其季尺度决定系数R²均较高,由此也说明了TRMM数据可以很好地反映全国范围内降雨的季节性变化。(2)利用订正后的TRMM3B42数据计算出研究区内的年均降雨侵蚀力为536.02 MJ·mm·hm^-2·h^-1·a^-1,其降雨侵蚀主要集中在5~8月份。(3) 2013年全国降雨侵蚀变化趋势由东南向西北方向逐渐降低,且沿海省份较内陆省份降雨侵蚀较高。(4)通过对年降雨侵蚀力结果与实测站点降雨量以及订正的TRMM降水数据分析表明,降雨侵蚀力与降水之间存在着紧密的二次非线性关系。(5)通过尺度验证,其中省域尺度验证误差为8.34%,区域尺度误差仅为0.24%,由此说明了TRMM数据在不同尺度下均具有良好的适应性,同时也验证了方法在不同尺度下的有效性。该方法为有效解决土壤侵蚀中降雨强度计算资料缺乏的瓶颈,同时也为降雨侵蚀力的计算提供了一条有效的途径。