Retrieval of atmospheric reflectivity profiles in case of long radar pulses

Future space-borne cloud profiling radars (CPR) will employ longer pulse lengths than ground-based systems. As a consequence, reflectivity profiles observed from space will be more strongly convoluted with the radar pulse shape. Here we describe a constrained linear inverse technique that reduces the effects of this convolution. We apply the technique to simulated data, based on actual observations from the ground, and show that significant improvements in the reflectivity profile can be obtained. Average Z errors (dBz) are halved, while cloud boundaries are substantially better retrieved. The results in this paper are relevant to space-borne missions like CloudSat and EarthCARE.     

阿穆尔板块相对欧亚板块的欧拉运动

利用中国东北地区1998～2005年的GPS数据,结合俄罗斯、韩国和蒙古的部分GPS观测资料,用加权最小二乘方法以迭代的方式解算了阿穆尔板块相对欧亚板块的欧拉运动矢量。最终的33个测站的位移速率加权均方根残差(WRMS)为0.98mm/a。计算结果表明阿穆尔相对欧亚板块运动的欧拉极位于阿穆尔板块的北部边界外兴安岭东端(54.06±1.13°N,135.87±7.16°E),欧拉旋转量为0.099±0.00735°/Ma。     

顾及板块内部形变的抗差估计异常测站筛选方法及应用

采用块体运动的整体旋转与线性应变模型（RELSM）描述块体内部形变，利用具有高崩溃污染率的抗差估计方法，对中国大陆构造环境监测网络在环渤海区域的GPS观测速度场数据进行测站筛选及拟合分析。结果表明，本文方法不仅能较好地兼顾块体整体运动的平滑性和局部构造运动的差异性，还能抑制粗差的影响，可获得较好的速度场拟合结果。     

太平洋板块运动和形变及其边缘现今相对运动

环太平洋构造系是地球的一巨大构造系，集汇聚型、分离型和转换型板块边界于一体，是全球火山、地震最活跃的地带。基于空间大地测量技术长期观测得到的速度场，分析了太平洋板块的运动和形变，并利用空间技术测定太平洋边缘地带转换断层、洋中脊扩张以及海沟边界汇聚与俯冲相对运动速度，获得了太平洋板块及板内的现今运动特征。结果表明：太平洋板块整体以70.1mm/a向西北移动；北太平洋板块具有刚性特征，而南太平洋板块东西向存在拉伸，具非刚性特征。     

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Rotating Stratified Heterogeneous Oblate Spheroid in Newtonian Physics

By solving the Euler hydrodynamical equations we have obtained closed form solutions for the angular velocities and pressures of a three stratified non-confocal heterogeneous oblate spheroid. Limiting and particular solutions cases, such as a spheroid with N layers, a stratified spheroid with the same eccentricities, as well as confocal layered spheroids are also explicitly written down. As an application, we have numerically estimated planet Earth's outer and inner cores' ellipticities to be _o=1/413.318 and _i=1/424.616, respectively. These Earth's ellipticities values are in good agreement with those found in the literature.     

瞬变电磁BEDS-FDTD三维正演新算法及稳定性验证

常规FDTD的时间步长需满足Courant-Friedrich-Lewy（CFL）稳定性条件,导致时间迭代步过多,正演非常耗时.针对上述问题,本文采用Backward Euler（BE）差分方法近似Maxwell方程组中场对时间的一阶导数,使时间步长突破CFL限制;引入Direct Splitting（DS）策略将电磁场分量解耦,并将大型稀疏矩阵降阶和重构为一系列低阶且主对角占优的三对角矩阵,加快方程求解效率;而且,为了减少模型尺寸,针对上述改进的全新方程,本文采用双线性变换方法（bilinear transform,BT）推导了复频率偏移完全匹配层（complex frequency shifted perfectly matched layer,CFS-PML）吸收边界,形成瞬变电磁三维正演全新算法：BEDS-FDTD.首先采用von Neumann方法测试了新算法在有耗介质中、非均匀时间步长下的稳定性.之后,将BEDS-FDTD算法用于模型实验,并将模拟结果与层状模型的半解析解进行了对比,实验结果证明了新算法的计算精度能够满足需要;同时对新算法的计算效率进行了分析,当采用Tesla A100 GPU计算时,50×50×50网格数目的模型仅用10 s,即使网格数目增加到200×200×200,也仅需224 s.最后,将BEDS-FDTD算法用于复杂三维模型计算.

     

基于垂向一阶导数与解析信号比值的欧拉反演方法

常规欧拉反褶积法中构造指数的选取以及分散解存在较多的问题,提出了基于联立垂向一阶导数与解析信号的欧拉齐次方程的RDAS-Euler反演方法。该方法可以更为精确的估计场源的范围及埋深,且不需考虑构造指数N的影响,避免了因构造指数不当而引起的反演误差。通过对单一地质体及组合地质体模型的实验证明本文方法能有效地完成目标体的反演工作,反演结果与理论值之间的误差小于10%,且相对于常规欧拉反褶积法更加稳定准确,能够更好的得到地质体边界及深度信息。将RDAS-Euler法应用于黑龙江省虎林盆地实测布格重力异常数据,获得了丰富的断裂信息,说明RDASEuler法增强了对断裂平面位置的识别能力。     

地面磁梯度测量在勘查地下污水管道中的应用

利用在辽宁某地区实测的垂直磁梯度数据,采用欧拉反褶积方法对地下异常情况进行处理和解释。正演研究表明,理论计算获得的磁梯度比实测磁总场的灵敏度高,结合磁梯度数据和欧拉反演方法可以进行较为复杂地形的解释。通过将计算获得的磁梯度异常与实测磁梯度异常对比,后者对地质体的分辨率更高。对地面垂直磁梯度数据进行反演,结果表明：该方法能够准确地确定地下污水管道的边界和埋深。