大洋环流模式中Boussinesq近似与静压近似问题的讨论

改进环流模式中的Boussinesq近似与静压近似是当前海洋环流模式的主要研究方向之一。虽然目前已提出一些在模式中包含非Boussinesq效应和静压效应的方法,但是仍有很多关键问题亟待解决。系统地回顾了改进这2个基本近似的理论分析和数值模式的研究进展,介绍了不同方法的理论基础及其数值分析结果,并分析了这些方法中所存在的缺陷和问题,指出了开展进一步研究需要首先分析的几个关键问题。     

海洋模式中Boussinesq近似误差讨论

根据全球增暖的特点,设计了一个理想的数值试验方案,用Boussinesq POP海洋模式和改进的非Boussinesq POP海洋模式定量讨论了Bousiinesq近似在海洋模式计算中的误差。结果发现,在只有热力驱动的热力环流背景下,由热膨胀引起的海平面上升在水平方向上是基本均匀的,在所给的初始边界条件下,这种由Boussinesq近似引起的最大海平面误差可以达到59％,在Boussinesq POP模式中,热源中心处的海面高度要远小于由非Boussinesq模式计算的海面高度,而其周围有虚假的海面高度下降;在只有加热引起的热盐环流过程中,当模式作了Boussinesq假设以后,计算的经向和纬向垂直环流都会产生虚假的加强,虽然这种误差只是在1％左右;在Bousiinesq近似假定下,热量经向通量在赤道上垂直剖面的积分误差比质量经向通量在赤道上垂直剖面的积分误差大一个量级;非Boussinesq模式计算的气压梯度所做功的垂向分布在3000m以下是有波动的,而Boussinesq模式计算的气压梯度所做功的垂向分布在3000m以下基本上是均匀的,它的误差在10％以上。     

基于Lowrank近似的TTI介质一步法qP波正演模拟

近年来,基于Lowrank近似的qP波正演模拟受到广泛关注。通常的Lowrank近似两步法波场外推虽然也能消除伪横波干扰,但是两步法依赖一个实值的相位函数,且在大时间步长不适用。基于Lowrank近似的qP波一步法波场外推方法具有处理复值相位函数的能力,对相位函数进行改进,加入速度梯度项,并成功应用于TTI介质qP波正演模拟。通过试验可知:基于Lowrank近似的一步法波场延拓具有传统两步法的优点,无伪横波干扰,在大时间步长波传播时比两步法更加稳定;各向异性情况下,一步法波场外推适用于任意倾角情况下,波场模拟结果清晰准确,没有发生不稳定。      

Generalized non‐hyperbolic approximation for qP‐wave relative geometrical spreading in a layered transversely isotropic medium with a vertical symmetry axis

Compensation for geometrical spreading along the ray‐path is important in amplitude variation with offset analysis especially for not strongly attenuative media since it contributes to the seismic amplitude preservation. The P‐wave geometrical spreading factor is described by a non‐hyperbolic moveout approximation using the traveltime parameters that can be estimated from the velocity analysis. We extend the P‐wave relative geometrical spreading approximation from the rational form to the generalized non‐hyperbolic form in a transversely isotropic medium with a vertical symmetry axis. The acoustic approximation is used to reduce the number of parameters. The proposed generalized non‐hyperbolic approximation is developed with parameters defined by two rays: vertical and a reference rays. For numerical examples, we consider two choices for parameter selection by using two specific orientations for reference ray. We observe from the numerical tests that the proposed generalized non‐hyperbolic approximation gives more accurate results in both homogeneous and multi‐layered models than the rational counterpart.     

Perturbation‐based moveout approximations in anisotropic media

The moveout approximations play an important role in seismic data processing. The standard hyperbolic moveout approximation is based on an elliptical background model with two velocities: vertical and normal moveout. We propose a new set of moveout approximations based on a perturbation series in terms of anellipticity parameters using the alternative elliptical background model defined by vertical and horizontal velocities. We start with a transversely isotropic medium with a vertical symmetry axis. Then, we extend this approach to a homogeneous orthorhombic medium. To define the perturbation coefficients for a new background, we solve the eikonal equation with horizontal velocities in transversely isotropic medium with a vertical symmetry axis and orthorhombic media. To stabilise the perturbation series and improve the accuracy, the Shanks transform is applied for all the cases. We select different parameterisations for both velocities and anellipticity parameters for an orthorhombic model. From the comparison in traveltime error, the new moveout approximations result in better accuracy comparing with the standard perturbation‐based methods and other approximations.     

正交各向异性介质中qP波入射的二阶近似反射系数与透射系数

地震波在各向异性介质中以一个准P波(qP)和两个准S波(qS1和qS2)的形式传播.研究三种波的相速度、群速度以及偏振方向等传播性质能够为各向异性介质中的正反演问题提供有效支撑.具有比横向各向同性(TI)介质更一般对称性的正交各向异性介质通常需要9个独立参数对其进行描述,这使得对传播特征的计算更为复杂.当两个准S波速度相近时具有耦合性,从而令慢度的计算产生奇异性.因此,奇异点(慢度面的鞍点和交叉点)附近的反射与透射(R/T)系数的求解不稳定,会导致波场振幅不准确.本文首次通过结合耦合S波射线理论和基于迭代的各向异性相速度与偏振矢量的高阶近似解,得到了适用于正交各向异性介质以qP波入射所产生的二阶R/T系数的计算方法.与基于一阶近似的结果相比,基于二阶近似的方法提高了qP波R/T系数的精度,能得到一阶耦合近似无法表达的准确的qP-qS转换波的R/T系数解,且方法适用于较强的各向异性介质.     

改进的BTOPMC模型及其在水文模拟中的应用

In this paper, a grid-based distributed hydrological model BTOPMC （Block-wise use of TOPMODEL） is introduced, which was developed from the original TOPMODEL. In order to broaden the model＇s application to arid regions, improvement methodology is also implemented. The canopy interception and soil infiltration processes were incorporated into the original BTOPMC to model event-based runoff simulation in large arid regions. One designed infiltration model with application of time compression approximation method is emphasized and validated for improving model＇s performance for event hydrological simulations with a case study of Lushi River basin.     

由声测井资料计算反射系数序列中多分辨逼近的选择

介绍了由声测井资料计算反射系数序列中的多分辨率逼近理论,详细分析了由高分辨率的声测井资料计算低分辨率的反射系数序列的地质要求,进而在理论上讨论了此类问题中多分辨逼近的选择,并比较了由Ｈａａｒ系与由三次样条函数构造的多分辨率逼近这两种典型的多分辨逼近。最后利用理论模型及实际资料算例验证了选择恰当的多分辨率逼近在解决这类问题中的有效性。     

高维空间数据索引技术研究

目前空间数据相似性查询有着广泛的应用需求,解决相似性查询问题的一项关键技术就是高维空间数据索引。从分析高维空间数据的分布特性入手,探讨相似性查询中的高维空间数据检索问题,在此基础上,提出一种针对相似性查询的高维空间数据索引的分类方法,将高维空间数据索引分为三类:向量空间树型索引、基于向量近似的索引以及基于距离的索引,这种分类初步理顺了高维空间数据索引与相似性查询的关系,并以各类方法的代表性索引结构为例,分析指出各类高维索引方法的实现机理及其适应性,为相似性查询中索引技术的研究奠定了基础。