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.     

Yabuki&Matsu’ura方法在汶川M_W7.9地震反演中的应用

2008年5月12日,青藏高原东缘龙门山断裂带发生汶川MW7.9地震,该地震使得北川—映秀断裂、灌县—江油断裂发生了同震破裂。本文主要利用震后通过复测获得的GPS同震形变场,采用Yabuki&Matsu’ura反演计算方法和分段平面断层模型,反演了地震同震滑动分布。结果表明:映秀—北川主破裂带的断层错动,在映秀附近以逆冲滑动为主,而在北川以北,其走滑运动明显大于逆冲,这一结果与震后地质调查结果与通过地震波研究获得的断层破裂特征相一致;反演得到的最大滑动量达到9.3m和9.6m,分别对应于这次地震中地表破坏最为严重的北川和映秀地区;由所获得的滑动分布计算的地震矩为8.07×1020 N.m,对应的震级为MW7.9。研究结果初步显示,Yabuki&Matsu’ura反演方法可适用在内陆地震断层反演计算中。     

青岛一次沙尘污染事件的气象条件特征

2008年5月28日至6月1日青岛市区出现了持续5 d的大气污染,其中29-30日为重度污染,其余3日为轻度污染。本文基于青岛常规地面和高空观测资料以及环境监测站SO2、NO2、PM10监测资料,利用资料分析和中尺度数值模拟的方法,分析造成青岛此次持续多日的大气污染的污染源、大气环流和气象要素特征。分析结果表明：此次污染过程主要是外来沙尘引起的PM10污染;持续较强的逆温层结以及近地面层弱南北风频繁交替出现造成沙尘在近地层往复、积聚,最终导致连续多日的空气污染。     

塔西南坳陷甫沙构造带正反转构造及其石油地质意义

塔西南坳陷甫沙构造带褶皱冲断强烈,古近系膏泥岩下层构造变形复杂,具有正反转构造变形特征。侏罗纪—白垩纪区域伸展环境发育大量正断层,后期在喜马拉雅运动中受挤压反转。南部发育高角度基底卷入正反转断层,中部发育叠瓦式逆冲断层,北部边缘变形微弱。相应地将甫沙构造带划分为反转断隆背斜带、楔状叠瓦构造带和逆冲前缘构造带;反转程度南强北弱、西强东弱。对区域构造变形环境的分析表明,西昆仑山隆升引发水平挤压叠加垂直向上的剪切作用,使先存高角度正断层容易被迁就利用进而发生正反转。对正反转相关构造圈闭评价认为:反转断隆背斜带发育的圈闭规模大,幅度低,埋藏浅,落实程度高,但上覆膏泥岩层薄,被断层破坏强烈,油气散失严重;楔状叠瓦构造带发育的圈闭规模小,幅度大,埋藏深,落实程度低,上覆膏泥岩层厚,有利于油气保存;逆冲前缘构造带发育低幅度隆起和地层岩性圈闭。     

基于自动微分的图空间最优输运全波形反演

全波形反演能够利用地震波场信息进行高分辨率地下介质速度建模,具有精确刻画模型细节特征的潜力.传统的全波形反演以L2范数作为目标函数,逐样本比较观测地震数据和合成地震数据之间差异,利用伴随状态法求解梯度.由于全波形反演是高度非线性的,当初始模型不准确时,反演结果容易陷入局部极小值.本文提出使用具有全局比较能力的图空间最优输运Sinkhorn距离作为目标函数.图空间Sinkhorn距离对信号时移和振幅变化具有较好的凸性,能够解决反演过程中的周期跳变问题.利用理论指导的数据科学算法将全波形反演问题转化为深度学习优化问题,偏微分方程约束用于优化波动方程中表征介质地球物理性质的模型参数.反演过程中采用自动微分计算梯度,并利用Adam优化算法对模型进行更新.模型测试结果表明本文方法能够取得较好的反演结果,并且具有较强的噪声鲁棒性,对于震源子波和初始模型的依赖性较低.

     

Estimation of Contamination of ERS-2 and POSEIDON Satellite Radar Altimetry Close to the Coasts of Australia

It is broadly acknowledged that the precision of satellite-altimeter-measured instantaneous sea surface heights (SSH) is lower in coastal regions than in open oceans, due partly to contamination of the radar return from the coastal sea-surface state and from land topography. This study investigates the behavior of ERS-2 and POSEIDON altimeter waveform data in coastal regions and estimates a boundary around Australia's coasts in which the altimeter range may be poorly estimated by on-satellite tracking software. Over one million 20 Hz ERS-2 (March to April 1999) and POSEIDON (January 1998 to January 1999) radar altimeter waveform data were used over an area extending 350 km offshore Australia. The DS759.2 (5'resolution) ocean depth model and the GSHHS (0.2 km resolution) shoreline model were used together to define the coastal regions. Using the 50% threshold retracking points as the estimates of expected tracking gate, we determined that the sea surface height is contaminated out to maximum distance of between about 8 km and 22 km from the Australian shoreline for ERS-2, depending partly on coastal topography. Using the standard deviation of the mean waveforms as an indication of the general variability of the altimeter returns in the Australian coastal region shows obvious coastal contamination out to about 4 km for both altimeters, and less obvious contamination out to about 8 km for POSEIDON and 10 km for ERS-2. Therefore, ERS-2 and POSEIDON satellite altimeter data should be treated with some caution for distances less than about 22 km from the Australian coast and probably ignored altogether for distances less than 4 km.     

2009年7月15日新西兰南岛西海岸近海地震破裂过程快速反演

用地震破裂过程快速反演方法,在2009年7月15日新西兰南岛西海岸近海地震发生后,采用全球地震台网（GSN）的宽频带地震资料,快速反演了这次地震的破裂过程,并于震后4小时内得出了这次地震破裂过程的反演结果．结果表明,这次新西兰南岛西海岸近海地震的破裂过程具有如下基本特征:① 矩震级约为MW7.8;② 地震主要破裂持续时间约为40s;③ 滑动量在断层面上的分布比较简单,整个地震破裂只包含一个滑动量较大的区域;④ 这次地震基本上是一次单侧破裂事件,破裂主要朝向西南方向．      

基于中国第6～9次北极科学考察观测的季节冰区边界层逆温变化特征分析

利用我国第6～9次北极科学考察期间获取的大气探空资料,分析了北极季节冰区边界层逆温的时空变化特征及其成因。分析发现：(1)边界层逆温具有较强的年际变化和空间变化,高纬度密集冰区观测到更多的强逆温现象,逆温厚度与逆温层温差呈显著的对数关系;(2)不同年份边界层逆温的主要成因有所差别：海冰分布的差异导致不同年份的边界层逆温特征不同;表面融化、辐射冷却、多层云的结构和暖平流对不同冰情年份边界层逆温的贡献程度不同;(3)开阔水域和冰区边界层逆温的成因不同。表面融化和空气平流对冰区边界层逆温的形成起着非常重要的作用,而辐射冷却是开阔水域边界层逆温的主要成因之一。     

松辽盆地北安地区断陷期构造特征的地震学证据及其油气意义

北安地区位于松辽盆地内的东北部,共有姚家组顶界、泉头组顶界、营城组顶界、基岩顶界四个主要地震反射层位,缺失登娄库组反射层.北安断陷期地层反射能量均较弱,且基本为中低频反射.北安断陷是北安地区最重要的一个断陷,北安断陷西侧发育有北安西断裂,走向北北东,在平面展布上近"S"型,主要发育于侏罗系地层;北安断陷东侧发育有北安东断裂,走向北北东,其特点是上逆下正,从姚家组断至侏罗系地层.北安地区发育有较大的正向反转构造.北安地区反转构造对油气成藏的影响较大,主要表现在:(1)反转构造为油气聚集提供了圈闭;(2)反转构造作用促进了油气再次运移;(3)反转构造作用使地层拱张,产生了许多断裂,改善了储集性能.     

高分辨率非线性储层物性参数反演方法和应用

对于陆相沉积环境下的复杂隐蔽岩性储层,由于观测信息不准确,如信息重叠、信息缺失和噪音污染,以及岩石物理关系模糊等原因,储层横向预测存在不惟一性、不稳定性和不确定性.基于线性假定的常规储层横向预测技术已不适用于复杂隐蔽岩性储层的勘探.本文采用一种非线性储层岩性物性褶积模型,建立波阻抗与孔隙度/泥质含量的函数关系;通过多级结构分解和双向边沿子波检测来刻画复杂岩石物理关系;通过Caianiello褶积神经网络实现确定性反演、统计反演和非线性理论三者有机结合;最后联合应用基于逆算子的反演方法和基于正算子的重建算法实现了综合地质、测井和地震波阻抗信息进行高分辨率储层物性参数反演.非线性储层物性参数反演采用多井约束机制和分频反演方式,在陆相和近海油气勘探资料的实际应用中,取得了明显应用效果.