基于BSWT-DDTFA方法的地球天然脉冲电磁场震前信号时频分析研究

地球天然脉冲电磁场（ENPEMF）信号,可理解为地球天然变化磁场的瞬间扰动,携带了大量有用的地质构造及其动力学信息.研究ENPEMF信号所蕴含的时间-频率联合分布特点,有利于深入了解目标对象的地球物理现象及其地质动力学原理.本文针对ENPEMF信号的非平稳特点,在数据驱动时频分析方法（DDTFA）的基础上提出了基于二值化同步压缩小波变换的改进算法（BSWT-DDTFA）.该算法可以实现数据驱动初始相位自动赋值的功能,具有自适应性.实验仿真和实际数据均证明了该改进算法不仅能够得到较为精确的频率曲线和更加清晰的时频分布,而且具有较强的抗噪声能力.以2013年芦山M_S7.0地震为例,利用BSWT-DDTFA方法提取ENPEMF信号的时频特性,结果表明ENPEMF信号的时间-频率-幅度分布在震前有明显的异常特征.     

基于FFT-MA的随机介质建模方法

随机介质是描述地球介质小尺度非均匀性的有效模型,在地震散射波场分析、储层描述等领域具有广泛应用,快速准确的随机介质建模方法是开展相关研究的基础与前提.本文首次将FFT-MA（Fast Fourier Transform Moving Average）算法引入到随机介质建模研究中,分析了该方法与传统随机介质建模方法相比具有的优势,并提出了基于FFT-MA的非平稳随机介质建模方法.建模实验表明,与传统的基于谱分解定理的随机介质建模方法相比,基于FFT-MA的方法在空间域产生随机数序列,使随机数序列与结构参数分离,因此,随机数序列与所建模型存在空间上的对应关系,可以分区域建模和局部修改模型.在非平稳随机介质模型建模时,滑动窗口的大小可以根据自相关长度变化而变化,避免了每个采样点都建立一次完整大小的模型,提高了建模效率.因此,FFT-MA随机介质建模方法能准确构建满足自相关函数要求的平稳及非平稳随机介质模型,具有建模效率高、灵活、实用的优点.     

青藏高原东缘的地壳流及动力过程

黏滞性地壳流对地壳及上地幔变形作用及动力机制,是大陆新生代造山带的一个重要研究内容.青藏高原中下地壳存在部分熔融或含水物质的黏滞性流体,已为一系列地球物理及岩石学研究所证实.为研究青藏高原东缘地壳流的动力作用,本文用密集的被动源宽频带地震台的观测数据,反演了地壳上地幔精细速度结构和泊松比.研究表明,川西及滇西北高原的中地壳内普遍存在低速层,而高泊松比的地壳只分布在川西北地区.位于中地壳的黏滞性地壳流从青藏高原腹地羌塘高原流出,自北西向南东流入青藏高原东缘.这些黏滞性地壳流带动了上地壳块体水平移动,当它们受到刚强的四川盆地及华南地块阻挡时将发生分层作用,地壳流将分为二或更多分支不同方向的分流,向上的一支地壳流将对上地壳产生挤压,引起地面隆升,向下的一支地壳流将使莫霍面下沉加厚下地壳·黏滞性地壳流的运动在地壳中产生应变破裂发生强烈地震活动,地震的空间分布与震源机制也受到地壳流动力作用控制.     

利用近震高频接收函数研究四川理县西山村滑坡体结构

远震接收函数已广泛用于反演台站下方的结构,然而由于地球的非弹性衰减作用,远震数据较难获得高频接收函数,对浅地表结构约束不足.为了克服这一问题,我们使用近震数据的高频接收函数来研究浅表速度结构,并应用于四川理县西山村滑坡体上3个宽频带地震仪记录到的近震事件.本文发展了接收函数V_P-k(V_P/V_S)叠加方法,结合接收函数H-k叠加和波形反演方法获得了台站下方滑坡体的厚度、S波速度和平均V_P/V_S比,并与钻孔得到的滑坡体厚度进行对比.结果表明,滑坡体具有小尺度的横向不均匀性,台站下方滑坡体的平均V_P/V_S比在2.4~3.1之间变化并且在底层存在78~143m·s~(-1)左右的S波低速层.本文观测到的高V_P/V_S比和底层低的S波速度结构,与电磁法获得的滑坡体底层低的电阻率和底部富水特征一致,表明滑坡体h1底界面的抗剪强度相对较弱,是潜在的滑坡危险区域.本文研究结果表明,利用近震接收函数能有效约束浅表的速度结构,进而能为滑坡灾害治理提供一定的地震学参考.     

面向山地徒步应急救援路径规划的改进蚁群算法研究

当消防事故发生在无明显道路或道路稀疏的野外复杂山区时,如何在复杂山地环境中规划安全、快速通过的路线至关重要。针对蚁群算法在复杂山地路径规划中容易陷入局部最优以及搜索时间较长的问题,本文提出一种适用于细粒度野外山地环境的徒步应急救援路径规划算法。本文首先根据已有文献分析地表信息与人类运动速度之间的关系,综合地表灌木盖度与地形坡度因素设计寻优算法的目标函数和启发函数;接着采用定向范围视野的蚂蚁搜索方式,决定蚁群算法寻优过程中每一步的网格选择;最后采用拉普拉斯分布调整初始信息素、添加隔离信息素、融合遗传算子与分组更新常规信息素的方法改进蚁群算法。将算法应用到400×400、1000×1000、5000×5000、10 000×10 000网格数的野外山地环境进行实验对比,实验结果表明,采用定向范围视野与优化启发函数的各蚁群算法在四组实验中均能得到可行路径,验证了方法的有效性;本文算法求解的路径质量优于另外三种算法,在四组实验中分别提高了0.52%～4.95%、4.71%～5.39%、2.26%～13.11%、3.84%～9.16%;此外,在野外三维山地环境中,定向范围视野的搜索方式缩减了搜索...     

基于GIS分析的泰安市地质灾害风险评价

泰安市地处鲁中山区,山地丘陵广泛分布,崩塌、滑坡、泥石流和岩溶塌陷等地质灾害较为发育。本次研究依托新一轮1∶5万地质灾害风险普查,基于ArcGIS平台空间分析功能对高精度DEM、构造、工程地质和水文地质、降雨及植被等数据分析和提取,利用信息量法和层次分析法分别对崩滑泥石流和岩溶塌陷易发性评价,以降雨作为危险性评价因子,综合考虑人口和经济因素选择用地类型作为易损性条件进行风险区划,最终划分为地质灾害风险高、中、低3个等级,为今后有效开展自然灾害综合防治、衔接国土空间规划和保障经济社会可持续发展提供基础依据。     

藏东察雅县城地质灾害风险评价及源头管控对策建议

以藏东察雅县城为研究区,选取高程、坡度、坡形、坡向、斜坡结构、地层、距断层距离共7个评价指标,运用证据权重法,构建了地质灾害易发性评价模型。以4种降雨频率（10%、5%、2%、1%）下的年最大日降雨量作为动态诱发因子,建筑、人口和交通设施作为承灾体,评价地质灾害的动态风险性。结果表明,研究区斜坡以中、低风险为主,围绕县城场镇两侧的斜坡出现少量高风险和极高风险区。随着降雨频率的降低,区内高风险区、极高风险区面积最大增长5.34%和0.07%;低风险区、中风险区面积最大变化幅度分别为28.33%和23.32%。基于风险评价结果,提出考虑不同降雨频率的地质灾害风险源头管控方法,具体为：针对10%、5%、2%和1%不同降雨频率下的极高风险区,建议分别采取工程治理、工程治理/专业监测、专业监测、专业监测/群专结合的管控手段;针对1%降雨频率下的高风险与中风险区,建议采取群专结合与群测群防。该风险管控体系考虑了不同降雨频率下斜坡的动态风险,可提高山区城镇地质灾害风险的管控精细化水平。     

2023年5月巴州北部平原极端低温天气成因及可预报性分析

利用常规观测、1日4次FNL1°×1°、NCEP2.5°×2.5°再分析等资料,探讨2023年5月2—7日巴州北部平原极端低温雨雪天气成因及可预报性。结果表明：（1）极端低温雨雪天气发生在高层北半球极涡呈偏心型,500 hPa乌拉尔山阻塞高压发展、深厚中亚低涡在新疆长时间维持的环流背景中,低涡持续时间和冷中心强度对天山南坡的影响在5月实属罕见。（2）较强冷空气自西北路径翻越西天山进入南疆盆地,与南疆盆地东灌冷空气在巴州北部汇合增强,降水落区位于低层暖平流中心和850 hPa锋生区域,雨转雪加剧巴州北部平原最低气温的降幅。（3）EC模式形势预报提前96 h对中亚低涡的可预报性差,72 h内能较准确刻画低涡强度、位置和移动路径,但细节存在偏差;对最低气温预报EC模式稳定、准确,具有极强参考价值;对库尔勒城区降水和雨雪相态预报,智能网格及NCEP、EC、CMA-GFS数值模式预报能力有限。     

西沙-南沙珊瑚礁礁灰岩抗蚀性特征

台风、风浪、涌浪、风暴潮、天文潮等现象中的气流和水流往往携带大量固体碎屑物,对南海岛礁礁灰岩体产生强烈的侵蚀作用。笔者首先通过珊瑚的磨蚀与压缩实验验证了磨蚀理论的可靠性;其次,由抗压强度和弹性模量定义了具有压强量纲的抗蚀因子,以定量描述岩石抵抗风水侵蚀的能力;最后,对石岛西南端地表风成灰岩进行了初步研究,发现其抗蚀能力较弱。礁灰岩抗蚀性研究将为南海岛礁防护提供一定的科学依据。     

近断层速度脉冲与震源机制的关系浅析

本文初步分析了近断层速度脉冲的成因和特点,主要包括方向性效应与滑冲效应,并通过中国台湾集集地震的脉冲记录,分析了断层破裂方向和位移大小等震源参数对脉冲强度的影响。此外,基于有限移动源理论,说明了断层辐射与速度脉冲分布的关系,并探讨了利用运动学震源模型研究近断层地震动对速度脉冲影响的技术路线;评述了7种典型的等效速度脉冲模型,建议进一步研究等效速度脉冲函数与震源机制之间的关系。最后,简述了不同类型的断层引起速度脉冲的差异,并推测了产生脉冲型地震动的下限条件,同时展望该研究在地震预警方面的可能性。