基于背景噪声和地震面波联合反演华北克拉通中部岩石圈结构

基于ChinArray三期项目布设于华北克拉通中部的流动台阵观测数据,利用背景噪声互相关和地震面波层析成像获取了研究区内6—140 s周期的瑞雷面波频散,使用蒙特卡罗非线性反演方法获得了华北克拉通中部岩石圈的高分辨率三维S波速度结构。结果显示华北克拉通不同地块的岩石圈速度结构存在显著的横向差异：其中鄂尔多斯盆地腹地整体表现为高速特征,延伸至200 km以下,但其东南缘存在小范围的低速异常;东部的华北盆地整体表现为低速特征,具有较薄的地壳和岩石圈厚度;中部造山带南北两端以及南北重力梯度线下方存在相连接的低速区域,在深处延伸至华北盆地下方;在下地壳和上地幔顶部,大同火山群区域的低速体逐渐向西偏移至鄂尔多斯盆地东北角下方;而在上地幔中,该区域的低速异常随深度增加而逐渐减弱,低速体延伸至东南方向的华北盆地下方。基于本研究获得的S波速度模型,我们认为：鄂尔多斯盆地腹地保持了克拉通特性,但其东南缘存在局部的岩石圈改造作用;华北盆地发生了强烈的岩石圈破坏减薄和地壳伸展变形;中部造山带南北端以及南北重力梯度线下方的岩石圈发生了局部的改造减薄,其机制可能都来源于华北盆地下方地幔热物质的上涌;大同火山群下...     

复杂观测系统下的三维波动方程叠前深度偏移

波动方程三维叠前深度偏移是近年应复杂地质构造与地震岩性成像需求而发展的一项关键技术。此项技术与集群式并行机的结合，更是将其价格性能比较低至工业生产规模应用水平，然而，波动方程三维叠前深度偏移的实用化还需要诸如地震资料网络化、并行计算负载平衡等一系列配套技术。本文针对油田实际资料，试验了其应用波动方程三维叠前深度偏移的规则化技术，并结合地震炮集数据的特点，在自组装的集群式并行机上，解决了其节点间的负载平衡问题。本项工作有助于推近复杂观测系统下的地震数据实现三维波动方程叠前深度偏移。     

湖滨带开发利用对大型底栖动物群落结构的影响:以洪泽湖为例

湖滨带是湖泊与陆地生态系统间非常重要的生态过渡带,能够保障周围生态系统结构的完整以及功能的正常发挥.随着湖滨带被持续开发与利用,人为干扰对湖滨带的影响逐渐增强.大型底栖动物是淡水生态系统的重要生物类群之一,也是物质循环和能量流动的主要环节,起着承上启下的关键作用.为了解湖滨带开发利用对大型底栖动物群落结构的影响,2020年8月对洪泽湖湖滨带49个样点的大型底栖动物进行调查.共采集到大型底栖动物49种,隶属3门7纲17目26科44属,各样点大型底栖动物的密度差别较大,介于6.67~1386.67 ind./m²之间,整体上呈现西北高,东南低的趋势.相似性分析结果表明,河口型湖滨带和大堤型湖滨带与其他类型湖滨带差异显著,而围网型、圈圩型和光滩型3种湖滨带类型之间的大型底栖动物群落差异均不显著.相似性百分比分析结果表明,腹足纲的环棱螺属是造成不同湖滨带类型差异的主要物种.典范对应分析结果表明,悬浮物（SS）、溶解态总氮、pH、透明度（SD）、浊度、水生植物盖度和扰动指数对大型底栖动物群落有显著影响.考虑不同湖滨带宽度的开发利用情况,发现湖滨带开发利用200 m范围内,物种-环境解释率最高,说明200 m湖滨带范围内的开发利用情况对大型底栖动物的影响最大,对湖滨带200 m范围内的开发利用应该加强管控.结构方程模型表明湖滨带开发利用主要通过影响水生植物盖度、总氮、硝态氮、叶绿素a、SS、SD等进而影响大型底栖动物,且围网也会直接影响大型底栖动物群落结构.     

虚拟波动域三维海洋可控源电磁场正演模拟

本文基于对应原理将似稳态条件下频率域电磁场扩散方程转换成虚拟波动域电磁场波动方程,采用高阶时域有限差分进行求解,引入复频移完全匹配层吸收边界条件,降低了内存需求,提高了计算效率,并在虚拟波动域用伪δ函数离散电偶极源,实现了虚拟波动域任意取向电偶极源三维海洋可控源电磁场高阶时域有限差分正演算法.通过与拟解析解和频率域三维可控源电磁场数值模拟结果的对比,验证了本文算法的正确性和高效性,且探讨了网格参数和边界条件对不同频率电磁场模拟结果的影响.

     

断层衍射波及其应用

本文从衍射波的物理定义出发,简化了Trorey提出的断层上Kirchhoff-Helmholtz衍射方程的解法;计算了不同深度、不同测线方向下的断层衍射波理论地震图;计算了衍射波振幅谱与相位谱,给出了利用衍射波求断层位置的公式;得出了一些新的结论,通过人工地震测深与地震勘探的实例,对断层衍射波的特性有了更明确的认识。 本文的结果表明:断层衍射波发生在地球介质剧烈变化处;衍射点两侧的衍射波走时曲线呈双曲线状;波初动清晰且半周期小;其优势频率振幅谱与反射波的相同,在衍射波与反射波走时曲线相切处附近,记录图中出现衍射波最大振幅,且波反相;视断点与真实断点一般不重合。上述特点可能为判定衍射波并确定断层位置提供判据。     

准地转ω方程中的变形项

在一个典型中纬度气旋的整个生命过程中，持续监测对流层中层变形项的数值发现，在气旋徨命史的早期阶段，中层变形项的数值一般来说很小。     

均质介质中污染物迁移的分数微分对流-弥散模拟

基于Lévy运动理论的分数微分对流-弥散方程(FADE)是研究多孔介质中污染物的迁移过程的新方法.在有关研究的基础上,在FADE中引入了延迟系数R,将其扩展应用于模拟吸附性污染物的迁移问题.根据非线性最小二乘原理,构建了稳定流场阶跃输入条件下模型参数的求解方法,编制了相应的参数求解程序FADEMain.利用FADEMain对均质短土柱中Cd和NH4+-N的迁移和长土柱中NaCl的迁移进行了模拟分析.研究结果表明:FADE模拟的浓度值与实测的浓度值具有较好的一致性,与对流-弥散方程(ADE)相比,FADE对穿透曲线的前端部分(出流浓度曲线的初始部分)和后端部分(出流浓度曲线的尾部)具有较好模拟的结果,说明FADE可以较好地模拟吸附性污染物在均质介质中的迁移特征;短土柱中Cd和NH4+-N的弥散系数随迁移距离变化较小.长土柱中ADE的弥散系数介于0.05-2.74之间,FADE的弥散系数介于0.11-1.62之间,且二者的弥散系数随迁移距离的增大而增大,亦即利用FADE研究污染物的迁移问题仍然存在弥散的尺度效应问题,但FADE的弥散尺度效应小于ADE的弥散尺度效应.     

旋转流场中的格子波耳兹曼模型

在大尺度的旋转流场中,由于存在哥氏力,使流体的流动出现了一系列复杂的动力学现象.在原格子Boltzmann模型研究的基础上,引入了哥氏力效应,发展了一个旋转流场中的格子Boltzmann模型.从该模型出发可导出地球流体力学方程,用这一模型对理想边界条件下的北半球大气环流进行了数值计算.数值结果很好地再现了大尺度地转流的流动特征.从理论和数值实验上验证了该模型的适用性.     

伪谱法在常Q粘弹介质地震波场模拟中的应用效果

本文采用伪谱法推导了常Q粘弹介质中地震波场的运动方程和波动方程,并进行了地震波场数值正演模拟,模拟结果达到了其它模拟方法同样的效果.但与其它方法相比,采用伪谱法不仅简洁明了,更便于理解;更重要的是它比以往的方法更具有通用性.由此可以说,如果采用伪谱法模拟其它更复杂的粘弹介质模型时,完全可以避免不必要的而且烦杂的数学推导过程;直接将体积松弛模量和剪切松弛模量代入即可得其波动方程.     

全球大气多层原始方程距平谱模式的研制

距平滤波模式（ＡＦＭ）是具有独特优点的长期天气预报模式，本文推广进而设计了一类全球大气多层原始方程距平谱模式，并利用该模式对热带海温距平产生的大气响应进行了试验性模拟，结果表明多层原始方程距平模式不同于ＡＦＭ，更有别于ＧＣＭ，在短期气候异常的动力学过程研究或预报方面显示出广泛的应用价值。