武汉和京都台站超导重力仪高精度潮汐重力观测结果

利用高精度潮汐重力场观测研究地球物理学和地球动力学问题已成为当今地学工作者的共识.由于某些信号十分微弱且具有区域和全球分布特征,相当一部分信号被混合在常规仪器的观测噪声水平上,因此获得全球分布的第一手高精度观测资料显得尤为重要.超导重力仪具有精度高,连续性和稳定性好等特征,期望能在测定区域和全球重力场的精细结构方面发挥重要作用.有18个台站参加的全球地球动力学合作项目于1997年7月份开始实施,其主要目的是解决诸如固体潮、地核近周日晃动、核模、地球自转和极移,地球和大气海洋的耦合机理以及由构造运动引起的重力场变化等热点问题.我们曾研究过中比法三国的超导重力仪潮汐观测资料,获得了欧洲和亚洲不同地区潮汐常数及分布特征.本文将利用武汉和日本京都三台超导重力仪观测资料研究亚洲地区大陆和海岛上的潮汐波振幅因子和相位滞后的时间变化特征以及各参数的误差估计等,同时将检测由大气和海潮变化产生的重力信号.文章分数据处理方法、潮汐参数测定、大气重力信号、海潮重力信号、潮汐参数的时间变化、非潮汐重力场变化特征等几方面叙述.     

山西临猗地震前后临汾台地电阻率变化

以临汾台地电阻率观测资料为依据,着重对临猗地震前后的异常变化进行了分析研究,并对这次地震地电阻率前兆异常形态与特征进行了探讨。     

新疆轮台5．1级地震前地下流体前兆异常的分析

1999年9月23日在新疆轮台东北发生了Ms≥5．1级地震。震前,北天山地区地下流体相继监测到了大量的前兆异常。据此,我们对该地震做出了较好的短期预测。     

基于张衡一号卫星波动观测的人工甚低频台站信号特征统计分析

地基人工甚低频(10~30 kHz)台站信号可以穿透电离层, 甚至泄露进地球磁层, 从而导致内辐射带高能电子的沉降.研究人工甚低频台站信号的特征对于研究辐射带电子的损失具有重要的科学意义.基于张衡一号卫星2019—2022年的电场观测数据, 本文对全球10个人工甚低频台站在电离层中的信号特征进行了研究, 统计分析了电离层中人工甚低频台站信号的昼夜差异、季变规律、对地磁活动水平的依赖性, 及其在地磁共轭区的分布特征.结果表明, 人工甚低频台站信号会传播至台站上空电离层及其共轭区, 信号辐射范围及强度与台站的发射功率呈正相关.电离层电子密度对甚低频信号的传播具有重要影响, 在夜侧和当地冬季, 电离层电子密度相对较小时, 泄露进入内磁层的人工甚低频台站信号较强, 而信号强度受地磁活动影响很弱.在台站上空, 信号增强区域以穿刺点为中心呈现近圆形分布, 并存在明显的波模干涉效应, 在共轭半球, 信号增强区域中心相对共轭穿刺点会发生极向漂移(L＜2的台站)或赤道向漂移(L＞2的台站), 但所有台站的电波能量都被限制在1/2赤道电子回旋频率磁壳以内的区域.这些统计观测特征表明, 发射台站位于较低L值(L＜1.4)的人工甚低频台站信号在内磁层中主要以非导管模式传播到共轭半球, 而发射台站位于较高L值(L＞2.6)的人工甚低频台站信号主要以导管模式传播.

     

磁异常探测中磁场矢量导数快速计算方法

目的 针对计算磁位高阶导数常用的频率域快速傅立叶变换方法在实际应用中存在边界效应的问题,提出了分别在x和y方向上移相π/2二维余弦变换定义及其时域微分定理,推导出了磁场矢量分量的导数计算公式,并将其应用于方向解析信号的磁异常边界识别方法。通过棱柱体源磁场理论数据对比分析,验证了基于余弦变换计算磁位高阶导数的方法在不需要扩边或滤波处理、未增加额外处理数据和算法复杂度的前提下,可避免或减小边界效应,算法稳定性更好,计算结果精度更高。     

关于频率电磁测深几个问题的探讨(八)——频率电磁测深与瞬变电磁测深的关系

从探测原理出发,说明人工源频率电磁测深与瞬变电磁测深的关系密切,这是一个问题的两个方面,可以互相转换。两种探测方法实质是一样的,具有共性;但毕竟从频率域和时间域两个侧面反映问题,又具有各自特性。两种方法的原理所依据的麦克斯韦方程,其正演公式可通过傅立叶变换相互转换;从实际探测所发收的信号特征,场区划分与探测深度等主要方面阐明两种探测方法异同,以加深对探测理论与方法的认识,结合实际择优应用。     

基于LWPC和IRI模型的NWC台站信号传播幅度建模分析

频率为3~30 kHz的甚低频（VLF,Very Low Frequency）电磁波具有波长长、传播距离远的特点,能够沿地面-低电离层波导进行传播,在通信、导航等许多领域都被广泛应用.基于波导模理论的长波传播模型（LWPC,Long-Wavelength Propagation Capability）能够用于计算甚低频波的传播路径及幅度,进而研究耀斑、磁暴、地震等事件对电离层的扰动.本文利用国际电离层参考模型（IRI,International Reference Ionosphere）对LWPC中电子密度和碰撞频率进行改进,并将模拟结果与武汉大学VLF接收机实际观测到的NWC（North West Cape）台站信号幅度进行比较分析,结果表明改进后LWPC模型得到的幅度及变化趋势与实际值更加接近.LWPC模型给出的电子密度与IRI模型得到的电子密度在日间基本一致,但是在夜间存在差异,造成夜间部分区域NWC台站信号幅度的差异性,验证了电离层电子密度对于VLF信号传播具有的重要影响.传播路径上的晨昏变化也可以引起VLF信号幅度分布的突变,在日出和日落时间段内存在明显的过渡区域.基于IRI模型的LWPC,改善了VLF电波传播过程的预测分析效果,提供了一种长波导航通信质量的评估方法.

     

基于NWC甚低频信号的日出效应的观测与分析

频率在3~30 kHz的甚低频(VLF,Very Low Frequency)波具有较小的传播损耗和较高的趋肤深度,可以在地球-低电离层波导中实现长距离传输,广泛应用于航海导航、对潜通信等领域,且在电离层遥测方面具有十分重要的意义.基于武汉大学自主研发的VLF接收机在武汉接收的NWC(North West Cape)台站信号,本文通过分析2018年4月23日—2020年7月22日的观测数据研究了日出期间NWC信号的幅度响应及其特点和规律.结果表明NWC信号日出期间的幅度响应主要包括两种极小值结构：2个幅度极小值(SR1、SR2)的Type Ⅰ结构和3个幅度极小值(SR1、SR2、SR3)的Type Ⅱ结构.在以SR1出现时间为时间零点进行时序叠加分析后发现,Type Ⅰ结构比Type Ⅱ具有更强的规律性和稳定性.在Type Ⅰ结构下,SR2出现时间的波动范围、平均值、标准差分别为43~65 min、54.2 min、4.4 min,而在Type Ⅱ结构下,SR2和SR3出现时间的波动范围分别为48~93 min、80~120 min,平均值分别为64.7 min、96.4 min,标准差分别为10.2 min、11.7 min.在27个月的观测期内,3—7月份Type Ⅰ结构的出现概率100%,未出现Type Ⅱ结构,而在1—2月和8—12月Type Ⅰ结构出现的概率明显下降,最低降至1月份的20.7%,而Type Ⅱ在1月、2月、11月的出现概率均高于70%.按春秋分交替变化(周期1和周期2)的统计结果,在周期1内Type Ⅰ和Type Ⅱ结构出现的概率分别为91.5%、8.5%,而在周期2内Type Ⅰ结构出现的概率降至41.9%,Type Ⅱ结构出现概率则升至58.1%,这表示观测期间内Type Ⅱ结构主要出现在秋冬季,春夏季发生概率较低.

     

前兆水位数据处理中的小波基及其参数选择方法研究

在分析不同小波基函数特征的基础上, 详细阐述了前兆水位数据处理中小波基及其参数的选择问题, 针对多个水位测项进行了实例分析和比较。 得到如下结论: ① 在检测前兆水位数据的突变点或不规则的突变部分, 选择db6、 bior2.6、 rbio2.6、 sym4和sym6小波基效果较好, 其中选用双正交小波bior2.6效果最佳; ② 在小波变换分解层数的选取方面: 第1～2层多适用于突变异常信号的获得, 第5～6层多适用于缓变异常信号的提取; 对于数据跳变异常显著的时间段, 第4～6层能较好地还原被高频信息掩盖的趋势变化过程。     

滑坡演化的非线性动力学与突变分析

基于对任-连续函数, 至少在较小的邻域内可以用多项式任意逼近的数学理论, 运用改进的Backus广义线性反演理论, 以斜坡位移时间序列为基础, 反演建立了斜坡演化的非线性动力学模型。并利用自治梯度系统与突变模型的等价性, 通过变量代换得到标准的尖点突变模型。以黄茨及卧龙寺滑坡为例对滑坡的发展孕育过程进行分析, 结果表明:该非线性动力学模型不仅预测效果十分理想, 而且具有较高的自我调整适应能力; 斜坡临滑前都以突变特征值D的突降至零为前兆特征, 可作为-个具有物理意义的前兆指标。