康普顿化的计算-推广的Kompaneets方程与Monte Carlo方法比较

在X射线天文学以及辐射物理学中,当硬X射线穿过" 冷"的等离子体时所发生的Compton软化是一种重要的辐射转移过程.简要介绍推广的Kompaneets方程,该方程在hv〈mec2及kTe〈mec2较宽松的条件下广泛成立,因此不仅能处理Compton硬化过程,而且也适用于Compton软化过程,后者在目前快速发展的X射线和γ射线天文学中十分重要.基于此方程,我们对天体物理中4种常见辐射谱(Gauss型发射谱线、黑体辐射谱、幂律辐射谱和热轫致辐射谱)在Compton软化情况下的谱演化进行了数值求解,并同Monte Carlo模拟结果做比较,证实了推广的Kompaneets方程的正确性和有效性.最后指出此方程在X射线天文学和γ射线天文学中的重要意义和潜在应用.     

用日全食光谱探测太阳中低层大气对局部热动平衡的偏离

在太阳大气不同层次连续光谱中叠加有丰富的发射线或吸收线,对这些谱线轮廓进行反演分析可以探测太阳大气的化学成分和物理状态.太阳大气的色球及过渡区由于其密度低难以建立热动平衡,建立相应的大气模型需要采用非局部热动平衡(Non-Local Thermodynamic Equilibrium,N-LTE)理论.根据相对偏离因子计算来研究太阳中低层大气偏离局部热动平衡(Local Thermodynamic Equilibrium,LTE)分布的情况.首先对日全食观测过程中得到色球和过渡区不同高度形成的两条光谱数据进行反演,得到确定观测谱线的参数信息,如连续谱源函数、谱线源函数、多普勒宽度和由此推出的等效动力学温度;根据这些反演出的谱线参量计算出二维视场内每个空间采样点偏离LTE状态的定量结果;其次,根据用于观测的积分视场单元光纤排布阵列重构出辐射强度、等效动力学温度和相对偏离因子二维分布.结果显示:在局部小区域,温度分布和相对偏离因子的分布存在较强相关性,而与辐射强度分布无明显相关.从两条谱线导出的等效温度和相对偏离因子分布存在明显的差异.这两种二维分布揭示出太阳大气某些小尺度区域具有较强的结构性和复杂性,为进一步理解太阳中低层大气物理提供了一种新的视角.     

薄分子云湍流结构函数的倾角改正及其应用

通过结构函数可以测量湍流的能量级联速率.在实际观测中,无法测量分子云中气体的3维速度,这使得其湍流结构函数难以测量.对垂直于视线方向的薄分子云的情形,结构函数Stt2可以通过云核速度弥散(core velocity dispersion,CVD)进行测量,CVD2=1/2Stt2.对此进行推广,对于不垂直于视线方向的薄分子云,CVD2=1/2Stt2(1-1/8cos2θ)R2/3,其中,θ是视线方向与投影方向的夹角,平均投影距离与3维距离之比R可以用第2类椭圆积分E(k,φ)表示为R=2/πE(cosθ,π/2).     

基于最大熵谱估计的高能电子周期特性研究

利用最大熵谱法研究了风云二号D星≥2.0 MeV的高能电子通量的周期特性,算法以自相关模型为基础,通过对最大熵谱功率谱的分析,推测出风云二号D星高能电子通量存在13.87 d和27.8 d的周期.根据最终预报误差准则(Final Prediction Error,FPE)和赤池信息量准则(Akaike Informat...     

涌浪对风浪能量影响的实验研究

在实验室风浪水槽中进行纯风浪和混合浪波面位移观测,研究波长较长的规则波对风浪能量的影响.本文用混合浪和纯风浪中的风浪显著波的零阶谱矩之比代表混合浪中的风浪与纯风浪能量之比,并以此表征涌浪对风浪能量的影响.研究了该能量比随涌浪波陡S、风区x、波龄倒数u/C、涌浪频率与纯风浪谱峰频率之比fs/fwp的变化规律.结果表明,涌浪对风浪能量的抑制作用随涌浪波陡的增加、波龄倒数的增大及涌浪频率与纯风浪谱峰频率之比的增大而增强.发现该能量比依赖于无因次量R=(1+80(πS)2)1.9(fs/fwp)0.9(u/C)0.27,并拟合得到2者的经验关系.此外,本文实验还发现,在某些情况下,涌浪的存在使风浪能量增加.     

GPS用于强风引起的超高层建筑物位移测量研究

RTK技术以其数据采集的迅捷和灵活及高效、快速、全自动、全天候、高精度的特性,在特大型土木工程的健康监测中开始得到应用.了解强风作用下超高层建筑结构体的形变情况,对于评估建筑物安全性及健康性具有重要意义.基于GPS技术,进行强风下超高层建筑物变形试验,最后对计算的数据进行变形规律分析.     

利用Lg波计算地震应力降的方法及在青藏高原东缘典型震例中的应用

地震应力降标志震源破裂过程中作用在断层系统上的应力释放水平,是刻画震源物理过程和预测震源辐射特性的重要参数.地震应力降主要受控于构造环境、震源机制和地震类型等.观测得到的应力降还受到观测频带的影响,所以它的绝对值难以准确测定.采用体波、面波以及零频观测（大地测量、GPS、InSAR）等不同类型的数据获得的应力降也存在差异.对于地震波数据,通常采用间接方法去除传播路径中的衰减效应并获得震源激发谱,进而估计应力降.随着宽频带地壳Lg波衰减模型的建立,可以构建直接校正路径衰减的方法,从而获得对Lg波震源激发函数的准确估计.进而通过对观测和理论震源谱的拟合获得整个地震序列中各个地震的标量地震矩、拐角频率和高频下降率等震源参数,再根据断层模型计算应力降.本文分别以青藏高原东缘典型的构造地震2017年Ms7.0九寨沟地震和潜在的工业注水诱发地震2019年Ms6.0长宁地震为例,计算两个地震序列应力降的时-空变化过程,探索构造地震与诱发地震之间的潜在的物理差异. 2017年九寨沟地震的主震应力降为27 MPa,余震震级和应力降均呈快速下降趋势. 2019年长宁地震的主震应力降为32 MPa,余震序列...     

台基观测方式对地震台站背景噪声影响分析

重庆地区3个地震台站经改造后,台基类型由深坑观测改变为地表观测。分别计算3个台站改造前后的噪声功率谱密度（PSD）及相应的概率密度函数（PDF）,通过噪声功率谱平均噪声曲线,评估3个台站台基背景噪声变化情况。计算结果表明,3个改造台站环境噪声水平有所增加,尤其在2 Hz以上的频段,其中合川云门台（YUM）最大增加9 dB,开县临江台（LIJ）最大增加10 dB,忠县善广台（SHG）最大增加4 dB。目前,3个台站1—20 Hz频带范围内环境噪声水平仍符合观测规范要求,但改变台基观测方式后,传感器接收到人为干扰噪声信号更丰富。因此,开展地震台站建设、改造施工要慎重改变台基观测方式。     

淮南深地重力观测的环境噪声评估与慢地震探测潜力

深地实验室的低噪声特性为高精度连续重力观测提供了理想的外部条件.为了揭示深地观测环境对重力观测精度的提升效果,本研究利用CG-5型和CG-6型各两台重力仪,在淮南煤矿的地下和地表同时开展重力观测.为减小仪器性能差异对结果的影响,先在淮北重力站进行同址观测.研究结果表明,相比于地表观测,地下观测可以减少1/3至1/2的线性漂移和1/3左右的非线性漂移,提取的潮汐因子精度也更高.地下非线性漂移的功率谱密度比地表低,二者差异在半日波频段最大可达15 dB.相比于地表和山洞,深地观测在次地震频段有明显的低噪声优势.地震位错理论计算结果表明,冲绳海沟7级左右的地震可在淮南深地试验场产生大约0.003μGal的重力变化,超过0.001μGal的超导重力静态观测精度.因此有望利用淮南深地实验室,在次地震频段的低噪声优势环境下开展超导连续重力观测,捕捉冲绳海沟可能存在的7级以上慢地震事件.     

大地电场变化的频谱特征

处理了中国大陆地区嘉峪关、昌黎、崇明、蒙城、兴济、宝坻和阳原等7个台的地电场观测数据,应用最大熵谱方法研究了大地电场日变化、地电暴等谱成分的特征. 结果表明,大地电场日变化主要是12 h的半日波成分最强, 24~25 h的全日波和8 h周期成分次之; 地电暴是在大尺度空间同步发生的,其谱值高于日变化谱值约2～3个数量级,主要以较长周期成分为主. 这一结果初步解释了大地电场变化的主要谱成分的生成机制.