Least squares spectral analysis and its application to superconducting gravimeter data analysis

Detection of a periodic signal hidden in noise is the goal of Superconducting Gravimeter (SG) data analysis. Due to spikes, gaps, datum shrifts (offsets) and other disturbances, the traditional FFT method shows inherent limitations. Instead, the least squares spectral analysis (LSSA) has showed itself more suitable than Fourier analysis of gappy, unequally spaced and unequally weighted data series in a variety of applications in geodesy and geophysics. This paper reviews the principle of LSSA and gives a possible strategy for the analysis of time series obtained from the Canadian Superconducting Gravimeter Installation (CGSI), with gaps, offsets, unequal sampling decimation of the data and unequally weighted data points.     

月平均海平面变化对设计水位的影响——推荐一种计算设计水位的方法

利用2种高(低)潮序列统计了高(低)潮累积频率,一是从记录原点起算的高(低)潮序列Ⅰ,一是从月平均海平面起算的高(低)潮序列Ⅱ。可以发现:不同年份的高(低)潮序列Ⅰ的累积频率10%(90%)对应的潮位之间存在明显的差异,这主要是由于不同年份月平均海平面变化之间的差异引起的。同时也发现:不同年份高(低)潮序列Ⅱ的累积频率10%(90%)对应的潮位彼此比较一致,表明用不同年份的高(低)潮序列Ⅱ获得的结果在统计意义上是稳定的。为了得到安全稳定的设计高(低)水位,引人了月平均海平面特征极大(小)值。本文建议,设计高(低)水位取为月平均海平面特征极大(小)值与高(低)潮序列II累积频率10%(90%)对应的潮位之和。     

变质作用p-T-t轨迹的研究方法与进展

变质作用p T t轨迹理论的提出完全改变了人们对变质作用过程的认识。地壳加厚区(造山带)内区域变质作用发生于地壳从热扰动到热松弛的动态演化过程中,岩石的p T t轨迹是地壳加厚的方式及机制、热松弛速率和岩石折返速率的综合函数。一维热模拟假设引起热扰动的构造作用在瞬间完成,岩石在折返过程中开始变质作用演化。二维热模拟结果表明在地壳加厚过程中(岩石埋藏阶段)伴随明显热效应,岩石在折返过程中有少量加热,达到温度峰值。反演变质作用的p T t轨迹包括3种方法：传统地质温压计方法,吉布斯/微分热力学方法和变质相图方法。无论哪种方法,都必须以详细岩相学研究为基础,在岩石中划分出两期以上矿物组合。传统地质温压计方法被广泛使用,但在确定不同期次矿物组合的平衡和p T条件上有若干不确定性。吉布斯/微分热力学方法理论上非常完善,依据矿物(石榴石)的生长环带计算岩石的p T t轨迹,但是由于难以确定矿物生长阶段的矿物组合变化,以及缺少复杂固溶体的活度模型等,致使该方法实用性较差。目前反演岩石p T t轨迹的最好方法是变质相图方法,该方法依据p T视剖面图上矿物等值线温压计,模拟由矿物的世代关系和生长环带所记录的p T条件变化,并可以定量模拟变质过程中的矿物组合演化、变质反应和流体行为。对不同中压型变质带和超高压型地体中岩石p T t轨迹的反演模拟表明,岩石在构造埋藏阶段应伴随明显热效应,发生一系列递增变质作用,几乎同时达到压力与温度峰值,岩石折返过程以等温降压型(ITD)为主。这与一维热模拟结果很不相同,而与二维热模拟结果大体相似,但一般折返速率更快。     

地震计灵敏度的对比测量法

本文提出一种地震计灵敏度的对比测量法, 该方法将被测地震计和一台校准过的地震计比邻、 平行摆放, 共同记录地振动数据, 通过对比分析两台地震计的输出信号, 计算被测地震计的灵敏度。 与振动台测量法相比, 该方法成本低, 与电测法相比, 不需已知地震计的标定常数, 是一种简单易行、 精度高的地震计灵敏度测量方法。     

卫星散射计与海面平台所测的风场数据比较

基于南海北部海面PY30-1石油平台气象站测风仪2011年7月19日—2012年9月17日实测的风场数据,分别开展了对卫星搭载的ASCAT和HY-2散射计所测风场数据的比较研究,分析散射计的测风能力(选取的时空窗口为30 min和25 km)。结果表明:在南海北部海域,ASCAT 散射计所测风速和PY30-1石油平台气象站观测风速的均方根误差为2.53 m/s,风向偏差较大,均方根误差为47.87°;HY-2散射计所测风速和PY30-1石油平台气象站观测风速的均方根误差为3.41 m/s,风向的均方根误差为58.66°。分别按低、中和高风速的不同条件将ASCAT和HY-2散射计所测的风场数据与PY30-1石油平台气象站观测的风场数据加以比较可知,ASCAT和HY-2散射计都具有较好的测风能力, 前者所测风速与PY30-1石油平台气象站测风仪观测风速的均方根误差稍小于后者。在150 min和15 km的时空窗口下,ASCAT与HY-2散射计所测风速的均方根误差为0.72 m/s,风向的均方根误差为8.50°。     

温度对甚宽频地震计灵敏度影响的研究

温度对地震观测仪器等精密测量仪器的影响是普遍存在的,并且对仪器材料性能、元件等参数的影响是不可忽视的.对于台站运行中地震观测仪器,尤其是慢变形变观测仪器,更容易受温度变化的影响.温度、湿度等是地震观测台站非常重要的环境参数,超出正常工作温度范围,仪器则不能正常工作,使得记录中断或失常,严重影响了观测的连续性和完整性.     

利用P波初动测定地震计水平分向的定向偏差

基于P波质点振动方式和初动方向,设计一种测定地震计水平分向定向偏差的方法。通过旋转两水平分向波形获取P波优势能量方向,将旋转角度与地震方位角进行比较,得到地震计水平分向偏离正北方向的位置。再以地震计垂直向初动和已知震中确定台站初始速度的方向（即向源或离源方向）,依此初始速度方向在地震计坐标系中的位置,与水平分向实际记录初动符号所代表的方向进行确认,即可认定地震计水平分向的极性,进而确定地震计水平分向任一极性偏离的角度。     

准噶尔盆地南缘柽柳属植物种群及群落分布格局的分形特征

应用分形理论中的计盒维数,分别研究了准噶尔盆地南缘天然生长的柽柳属植物种群及群落的分布格局.结果表明,准噶尔盆地南缘不同类型柽柳种群与所有柽柳属植物种群构成的群落的分布格局,均具有明显的分形特征.以该研究区植物群落主要优势种多枝柽柳、刚毛柽柳、长穗柽柳和所有柽柳属植物群落为研究对象,分析了其计盒维数,它们的计盒维数分别为1.196、0.850、0.953和1.821;其值域为0多枝柽柳种群(1.196)>长穗柽柳种群(0.953)>刚毛柽柳种群(0.850).     

极端干旱区不同下垫面土壤凝结水试验研究

为了探讨极端干旱区植被生长季的土壤凝结水特征, 采用微渗计和中子仪, 于2010 年6-7 月对塔里木河下游地区胡杨林、柽柳丛和裸地3 种典型下垫面密封和不密封处理的土壤凝结水的变化特征、形成时间及其影响因素进行了研究。结果表明:微渗计和中子仪观测结果均显示观测期间裸地产生的土壤凝结水总量最大, 其次为柽柳丛, 而胡杨林形成的土壤凝结水总量最小。观测期间研究区凝结现象从21:00-22:00 左右开始, 02:00-03:00 左右达到第一个峰值前, 随着近地表气温和地温的降低, 土壤凝结水量呈增加的趋势。不密封处理产生的土壤凝结水量显著大于密封处理的(t<0.01)。柽柳丛土壤日均凝结水量最大, 其次为裸地, 胡杨林最小。方差分析显示, 不同下垫面类型土壤的日均凝结水量之间存在极显著差异(P<0.01)。3 种下垫面土壤凝结水量的变化趋势基本一致, 均呈双峰曲线。凝结过程一般从22:00 左右持续到次日09:00 左右。土壤凝结水量主要受气温、大气相对湿度、表层地温、风速以及下垫面等因素的影响。研究结果可以为生态退化区的植被恢复提供一定的理论依据。     

西天山中新生代古高程恢复研究

横亘中亚的天山山脉是全球大陆中的一条重要构造带, 其绵延超过2 500 km, 总体上呈近东西向延伸, 与昆仑山—阿尔金山、阿尔泰山和塔里木盆地、准噶尔盆地共同构成了“三山夹两盆”的独特构造地貌格局。天山造山带在早二叠世期间开始解体, 三叠纪遭受区域剥蚀夷平, 侏罗纪由于板内伸展形成一系列伸展盆地, 新近纪以来天山地区发生强烈的陆内变形作用。因此, 中新生代天山造山带的隆升不仅受控于新生代印度与欧亚两个大陆强烈碰撞产生的远距离效应, 还受控于古生代板块俯冲与碰撞造山作用所形成的基底构造的制约。天山新生代的隆升与剥露历史, 是研究亚洲大陆内部造山带的运动学和动力学过程的重要途径之一, 通过相应的野外调查和测试手段, 对天山的中新生代古高程进行恢复, 对于天山地区新生代以来的气候、矿产保存以及反演印亚碰撞的远程效应方面都具有明显的意义。