利用大气CO2浓度倍增试验探讨暖干与暖湿

自工业革命以来,大气CO2浓度持续升高;现代观测和未来预估都显示中国气候有变干的趋势。然而,地质重建记录显示,温暖时期往往伴随着湿润的气候条件,与现代观测和未来预估存在明显差别。地质记录反映的是平衡态下的气候,而现代观测或未来预估反映非平衡态下的气候变率。这一古气候与现代气候研究的差别,可能和气候态有关,但目前仍缺少深入研究和合理解释。文章利用挪威地球系统模式NorESM1-F,开展大气CO2浓度倍增的瞬变试验和平衡态试验,并用Sc-PDSI（Self calibrating-Palmer Drought Severity Index）指示非平衡态条件下和平衡态条件下中国的干湿变化。模拟结果表明：随着大气CO2浓度的升高,无论在非平衡态还是平衡态条件下,中国的年均降水量增加;但温度升高的同时潜在蒸散发加剧,使得我国气候整体变干。上述古气候"暖湿"与现代气候"暖干"之间的矛盾,源于二者对干湿定义的差别。古气候记录显示的暖湿,主要反映环境湿度（降水量、土壤湿度、植被量）在温暖的条件下增加;而现代观测显示的暖干,揭示的是中国的气象干旱→降水减去蒸发→在温暖的条件下加剧。     

基于逆算子估计的AVO反演方法研究

传统反演算法以优化算法为主,而基于逆算子估计的AVO反演算法则利用了直接求逆的思路.算法的关键在于寻找存在逆函数的子域,进而可以在子域内直接求逆,这种解决反问题的思路不同于一般的优化类算法所采用的直接搜索解的方式,具有更高的效率.AVO反演利用了振幅随着偏移距的变化特征,反演的精度受到地震资料质量的影响,通过加入L1范数约束以及合理的初始模型有助于提高反演的稳定性以及准确度.模型测算和实际应用表明,基于逆算子估计的AVO反演方法具有较高的精确程度和可靠性.     

高能电子爆发与绕月卫星表面电位大幅下降的联动效应

“嫦娥”一号、二号绕月飞行经历地球磁尾边界层区域时,分别在2007年11月26日-2008年2月5日和2010年10月3日-2011年2月28日,发现了15次月球轨道0.1~2 MeV电子急剧增加（Bursts of 0.1~2 MeV Energetic Electrons,BEE）,卫星周围等离子体离子加速的现象.统计研究表明,这类现象发生在稳定太阳风和弱行星际磁场条件下,且无显著空间环境扰动事件发生时,离子的加速滞后于高能电子爆发,离子能量的变化与高能电子通量的时间演化正相关,地球磁鞘内侧或边界层过渡区域是该类现象的高发区,离子能量增加时卫星表面电位大幅下降可达负几千伏.为了研究高能电子爆发与绕月卫星表面电位变化的关系及其对月球表面电位的影响,本文用电流平衡法建立绕月卫星和月球表面充电模型,并假设能量电子（>2 eV~2 MeV）满足幂律谱的分布,模拟急剧增加的能量电子对卫星和月球表面电位的影响.模拟结果表明,能量电子急剧增加使得绕月卫星和月球表面电位大幅下降;能量电子总流量>1011 cm-2时,绕月卫星和月球表面充电电位可达负上千伏;月球充电到大的负电位的时间仅为卫星充电时间的1/10.鉴于高能电子急剧增加事件的高发生率（~125次/年）,能量电子急剧增加使得绕月卫星表面电位大幅下降的发生率应大于实测等离子体离子加速现象的发生率（~25次/年）.     

东北亚地区矿产资源、成矿学和构造学地理信息系统简介

由俄罗斯科学院远东分院、美国地质调查局、蒙古科学院、中国吉林大学地球科学学院、朝鲜地质矿业学院、日本地质调查局合作建立的“东北亚地区矿产资源、成矿学和构造学地理信息系统”,整合了东北亚（包括俄罗斯远东地区、西伯利亚东部、中国东北部、蒙古、朝鲜半岛、日本等地区）地理学、地球动力学、原生矿床、外生砂矿床、成矿带等信息,为该地区区域矿产资源及地质找矿信息的存储、处理、分析、检索、共享和推广提供便利.     

基于波形切除反褶积的探地雷达信号处理效果

探地雷达接收天线通常采用超宽频带进行记录,接收信号中含有多种干扰.为了消除探地雷达记录中的多次波干扰,提高信噪比,提出了将波形切除反褶积应用于探地雷达信号后处理的方法,提高了记录的纵向分辨率.阐述了该方法的原理和实现过程,分析了适用范围和应用条件.模型试验的结果表明雷达信号的多次干扰和随机干扰明显得到压制,图像效果明显得到改善.     

固体潮位移InSAR相位模拟及对广域地表形变监测的影响初探

固体地球潮汐（Solid earth tide,SET）在地表产生的径向位移可达40~50 cm,形变梯度可达2 cm/100 km,是各种精密大地测量和地球物理观测必须考虑的因素之一.随着星载合成孔径雷达干涉测量（Interferometric synthetic aperture radar,InSAR）地表形变监测范围的不断增大以及对精度要求不断提高,固体潮位移对InSAR观测的影响不容忽视.本文利用固体潮位移理论模型,根据InSAR测量基本原理和Sentinel-1卫星成像参数,模拟了固体潮位移InSAR相位,定量分析了其时空分布特征,并以我国江汉平原和北美大平原的Sentinel-1数据为例,探讨了固体潮位移InSAR相位对广域地表形变监测的影响.结果表明：（1）固体潮位移对InSAR广域地表形变监测存在较大影响,在250 km×250 km范围中,以C波段为例,其相位变化可达12 rad（对应52 mm视线向形变）;（2）固体潮位移相位在中低纬度（60°S—60°N）地区变化较大,两极地区较小,且在时间上具有明显的周期性;（3）在Sentinel-1 InSAR观测中,通过固体潮位移相位改正去除了干涉图中的部分低频相位偏差,相比原始干涉图,改正后的解缠相位标准差减小了约29%.本研究对于认识固体潮位移InSAR相位的时空分布特征以及提高星载InSAR广域地表形变监测的准确度与可靠性均具有重要意义.

     

全球地磁感应测深数据三维反演

全球地磁感应测深能获得地幔转换带及下地幔上部的导电结构.但目前稀疏的地磁台站分布及部分台站的观测数据稳定性较差,影响了三维反演对地下电性结构的分辨力和反演可靠性.为此,区别于传统的L2-范数反演方法,本文提出并实现了基于L1-范数的地磁测深响应三维反演技术.在反演中,利用L1-范数度量数据预测误差,降低"飞点"数据的影响,将相关系数较小的C-响应估计也纳入反演数据中.三维正演模拟采用球坐标系下的交错网格有限差分法,反演采用有限内存拟牛顿法.文中利用指数概率密度分布函数构造非高斯噪声的合成数据,并采用棋盘模型对反演方法的可靠性进行了验证.之后,我们将本文提出的三维反演方法用于全球129个地磁观测台站的C-响应数据反演,结果表明在地幔转换带深部,中国东北地区为高导电异常,南欧和北非则均为高阻;夏威夷在900 km以下为高导;菲律宾海及以东地区在转换带表现为明显的高阻,这些结果与前人研究结果一致.由于采用了更多的台站数据,我们的反演结果还发现一些新的异常：南美洲南端,转换带表现为明显的高导;澳大利亚东南部,地幔转换带深部,也存在一个明显的高导异常,这些异常分布和地震层析成像的低速区一致.因此,L1-范数三维反演能够充分利用全球C-响应数据信息,提高地磁测深对地球深部电性结构的分辨能力,更好的研究全球地幔电性结构.     

页岩气储层的形成条件与储层的地质研究内容

应用沉积学和层序地层学的理论和方法,综合考虑页岩气系统形成的有利条件,结合国内和国外的实例,总结了有利于泥页岩,特别是可作为页岩气储层的富有机质暗色泥页岩形成的时期和沉积环境,认为富有机质暗色泥页岩主要形成在相对海(湖)平面上升时期的海侵(湖侵)体系域,特别是密集段附近的位置;陆相盆地中的湖湾、半深湖—深湖与海相盆地中的半深海—深海盆地、台地边缘深缓坡和半闭塞—闭塞的欠补偿海湾地区是富有机质暗色泥页岩发育的有利地区。通过对美国Barnett等页岩气系统的分析,认为制作暗色泥岩等厚图、TOC等值线图、Ro等值线图、暗色泥岩埋深图等单因素基础地质图件,对其进行叠加综合分析, 对页岩气的勘探具有很好的指导意义。     

美国导弹防御系统的空间特征及对我国安全影响分析

小布什总统上台后,美国加速推进导弹防御计划,并在相关地区迅速布建导弹防御系统。该系统的核心目标是保卫美国本土和重要海外利益的安全,其主要防范对象是欧亚大陆上具有远程打击能力的大国。美国导弹防御系统建设的空间格局显示,俄罗斯、中国是该系统的主要对手,该计划的实施严重危害大国之间的战略平衡,对中国国家安全构成威胁。     

基于灰色马尔科夫链预测系统的设计与实现

通过对灰色GM[1,1]模型的算法改进,将改进后的灰色模型与马尔科夫链结合,既可以发挥灰色系统预测精确的特点,又可以利用马尔科夫链对准确预测波动性数据的优势。在灰色马尔科夫链模型的算法基础上,采用Visual Studio 2005开发环境,进行灰色马尔科夫链预测系统的设计。最后利用南方某地区十年来土地利用数据进行系统验证,结果表明,灰色马尔科夫链模型能很大地提高预测的精度和效果,符合实际要求。