“彩虹”台风对宽频带地震计记录的影响

201522号"彩虹"台风于2015年10月4日14时前后登陆广东湛江坡头区,对其登陆及前后1周时间内,相邻地震台站宽频带地震计记录的台基噪声速度幅值相关关系进行分析,结果显示:(1)随着台风发育和消亡,在台风登陆的8区域附近,地震台记录的速度幅值由逐渐增加变为逐渐减小,相邻地震台速度幅值线性相关系数达0.9以上;(2)滤波后1—10 s频段数据,相邻地震台速度幅值比趋于稳定。可见"彩虹"台风对1—10 s频段台基噪声影响明显,相邻地震台幅值比趋于稳定。     

基于Van Allen Probes EMFISIS波动仪器观测的内磁层上频带哨声合声波全球分布的统计分析

基于Van Allen Probes近三年的EMFISIS仪器波动观测数据,针对内磁层上频带哨声模合声波幅度的全球分布特性对地磁活动水平的依赖性进行了详细的统计分析,着重研究上频带合声波平均场强幅度随磁壳值(L)、磁地方时(MLT)、地磁纬度(MLAT)的分布特征及不同强度区间的合声波的发生概率.结果表明,上频带合声波的平均场强幅度与地磁活动条件密切相关,在强磁扰期,平均幅度可达到40 pT以上.在外辐射带中心区域(L=4~6),上频带合声波的幅度最强;在L~3的区域,上频带磁层合声波没有分布.在夜侧至晨侧(22—09MLT),上频带合声波幅度最强;在下午侧至昏侧(15-19MLT),上频带合声波幅度最弱;日侧(10-14MLT)上频带合声波在不同地磁活动条件下都存在,幅度偏小.上频带合声波主要分布在|MLAT|10°,其中21-09MLT范围内、磁纬位于|MLAT丨5°的平均场强幅度最强,磁扰期间可达约100 pT.另外,统计而言,中等幅度(10~30 pT)的上频带合声波在夜侧至晨侧(23-09MLT)靠近磁赤道区域的发生率最高,可达15%左右.强幅度(30 pT)的上频带合声波普遍分布在夜侧(01-05MLT),发生率最小.本文建立的上频带哨声模合声波的全球分布模型结合已经建立的下频带合声波的全球分布模型,将有助于进一步深入理解该重要磁层等离子体波动对地球等离子体片、辐射带、环电流动力学过程的定量贡献.     

形变观测数据的多异常形态统一识别

地震前兆数据中的形变观测数据变化复杂,地球物理场变化和环境干扰等信息识别与剔除是与地震相关现象分析的关键.传统的信号识别主要采用回归分析、经验模态分解、频域信号分解等方法,但它们难以统一识别高幅值变化(尖峰、阶跃)与高频变化波形.本文利用信息熵参与形变时序数据的自动化分段构造子序列,一定程度上避免了这两种波形被分割的弊端,然后以统计描述方式表达子序列,最后利用角度异常因子(Angle-Based Outlier Factor,ABOF)和局部异常因子(Local Outlier Factor,LOF)构建对数函数定义离群点,以解决统一识别高幅度变化与高频率变化的问题.实验表明,对于特征向量维度变化的情况,LOF-ABOF算法的计算效率呈线性变化关系;在特征表达策略改变的情况下,该算法对高幅值变化和高频变化的异常识别效果良好.本文所提供方法可以检测出高幅值变化与高频率变化的异常形态,为地震前兆数据中形变观测数据"前兆信号"的识别提供指导与参考,为深入认识地震现象及其产生机理奠定基础.     

基于激发振幅成像条件的探地雷达逆时偏移成像

针对基于互相关成像条件的探地雷达（GPR）逆时偏移计算效率低、存储量大及易产生低频假象的不足,本文将激发振幅成像条件应用于GPR逆时偏移成像中.通过在源点电磁波场正向传播过程计算每个网格点的能量密度,并保存最大能量密度的时刻和相应的电磁波场值;在接收点电磁波场逆向传播过程提取每个网格点最大能量密度时刻及对应的电磁波场值,并利用保存的最大能量源点电磁波场及走时做归一化,从而获得了依赖反射系数成像剖面,避免了源点正向传播电磁波场的存储和重建.此外,为了提高电磁波场的模拟精度,采用了基于三角形剖分的时间域有限单元法（FETD）计算电磁波正向和逆向传播过程.最后通过模型试算表明：激发振幅成像条件相比于归一化互相关成像条件,成像结果低频噪声更弱,空间分辨率更高,计算效率提高了近2倍.     

井地磁异常模量联合反演

三维反演是磁测数据定量解释的重要方法,在金属矿勘探中扮演着重要的角色.但是在实际矿区的应用中,传统的磁总场异常反演方法依然存在两个问题：一是地面磁异常反演的深度分辨率较低,深部场源体的成像效果差;二是金属矿中可能包含强剩磁,反演结果可能是完全错误的.尽管前人对上述两个问题分别进行了广泛的研究,但尚未尝试同时解决这两个问题.本文在前人研究的基础上,提出了一种井地磁异常模量联合反演方法,该方法需要的控制参数少,无需加入额外的地质信息,且可用于多场源复杂磁异常的反演,具有较强的适用性.本文方法首先将地面和井中磁异常转化为模量数据,然后利用基于核函数或距离的加权函数将井地模量数据结合起来,使得该方法适用于联合反演.我们利用井地多种异常参量进行反演的模型试验表明,在强剩磁存在时,本文方法的效果优于其他方法,在减少剩磁影响的同时,也改善了深部成像效果,具有良好的应用前景.     

河北及甘肃地电阻率年变幅斜率映震分析

以河北省昌黎、阳原地震台和甘肃省嘉峪关、山丹地震台地电阻率记录为研究对象,利用2002-2016年地电阻率年变幅,进行斜率合成计算,并根据中国大陆东西部地震活动水平,提取甘肃地震台站周边300 km范围内M ≥ 5.0地震、河北地震台站周边250 km范围内M ≥ 4.0地震,得到15个震例,与计算结果对应分析,发现映震率为70%,且地震一般发生在1年尺度的下降期、2年尺度的下降转上升期、3-5年低值背景期,而异常幅度没有统一标准,只是异常趋势的相对变化。     

北京地磁场环境干扰分析

随着北京城市建设的发展,北京国家地球观象台地磁观测环境所受干扰日益严重。利用1985-2016年北京和红山地磁场总强度和垂直分量年均值,对比分析北京地磁场长期环境干扰变化,并选用2个台站GM4磁力仪记录的磁静日秒数据,分析北京地磁场日变化干扰振幅谱和功率谱。     

Peak-over-threshold: Quantifying ground motion beyond design

In performance-based seismic design, as adopted by several building codes worldwide, the structural performance is verified against ground motions that have predetermined exceedance return periods at the site of interest. Such a return period is evaluated by means of probabilistic seismic hazard analysis (PSHA), and the corresponding ground motion is often represented by the uniform hazard spectrum (UHS). The structural performance for ground motions larger than those considered in this design approach is, typically, not explicitly controlled under the assumption that they are sufficiently rare. On one hand, this does not achieve uniform safety at sites characterized by different design ground motions corresponding to the same return period; on the other hand, exceedances of the design spectra are systematically observed over large areas, for example in Italy. The latter issue is because of the nature of UHS, the exceedance of which is likely-to-almost-certain when the construction site is in the epicentral area of moderate-to-high magnitude earthquakes (ie, the design spectrum may be not conservative at these locations), especially if PSHA is based on seismic source zones. The former is partially because of the systematic difference of ground motions for return periods larger than the design one at the different sites. Quantification of the expected ground motion given the exceedance of the design ground motions (ie, the recently introduced as the expected peak-over-threshold or POT) can be of help in quantitatively assessing these issues. In the study, a procedure to compute the POT distribution is derived first; second, POT spectra are introduced and used to help understanding why and how seismic structural reliability of code-conforming structures decreases as the seismic hazard of the site increases; third, expected and 95^th percentile POT maps are shown for Italy to discuss how much high hazard sites are exposed to much larger peak-over-threshold with respect to mid-hazard and low-hazard sites; finally the POT is discussed with respect to the slope of the hazard curve (in log-log scale) at the threshold, a known proxy for ground motion beyond design. All data presented in the maps are made available for the interested reader as a supplemental archive.     

地电场观测可靠性分析——基于瓜州台的解析研究

应用时间序列的时频域分析方法处理了瓜州台两种地电场仪器型号的长程观测数据,分析了该台地电场观测质量和数据可靠性。结果如下:(1)同方向长短极距测道观测数据的相关系数R基本上均优于0.9,差值D优于1 mV/km,表明该台长短极距测道观测的地电场变化高度吻合;(2)计算了2015年2月和2019年2月两种仪器观测的地电场最大日变化幅度A,不同仪器之间不同时段的长、短极距测道A的比值接近1;(3)2014—2016年该台SN向、EW向观测数据的FFT频谱均显示12 h、8 h、24 h的优势周期,与中国大陆地电场日变化的优势周期一致。上述结果表明:瓜州台地电场观测资料可靠准确,能满足对地震预测和地球电磁场监测及研究的需求。     

马鞍山地震台人工爆破与天然地震记录特征差异

鉴于马鞍山地区矿山较多,常有人工爆破发生,为了快速识别事件性质,分析了人工爆破与天然地震在P波初动方向、纵横波振幅比、衰减速度、频谱、发震时间等方面的差异。