基于NWC甚低频信号的日出效应的观测与分析

频率在3~30 kHz的甚低频（VLF,Very Low Frequency）波具有较小的传播损耗和较高的趋肤深度,可以在地球-低电离层波导中实现长距离传输,广泛应用于航海导航、对潜通信等领域,且在电离层遥测方面具有十分重要的意义.基于武汉大学自主研发的VLF接收机在武汉接收的NWC（North West Cape）台站信号,本文通过分析2018年4月23日—2020年7月22日的观测数据研究了日出期间NWC信号的幅度响应及其特点和规律.结果表明NWC信号日出期间的幅度响应主要包括两种极小值结构：2个幅度极小值（SR1、SR2）的Type I结构和3个幅度极小值（SR1、SR2、SR3）的Type II结构.在以SR1出现时间为时间零点进行时序叠加分析后发现,Type I结构比Type II具有更强的规律性和稳定性.在Type I结构下,SR2出现时间的波动范围、平均值、标准差分别为43~65 min、54.2 min、4.4 min,而在Type II结构下,SR2和SR3出现时间的波动范围分别为48~93 min、80~120 min,平均值分别为64.7 min、96.4 min,标准差分别为10.2 min、11.7 min.在27个月的观测期内,3—7月份Type I结构的出现概率100%,未出现Type II结构,而在1—2月和8—12月Type I结构出现的概率明显下降,最低降至1月份的20.7%,而Type II在1月、2月、11月的出现概率均高于70%.按春秋分交替变化（周期1和周期2）的统计结果,在周期1内Type I和Type II结构出现的概率分别为91.5%、8.5%,而在周期2内Type I结构出现的概率降至41.9%,Type II结构出现概率则升至58.1%,这表示观测期间内Type II结构主要出现在秋冬季,春夏季发生概率较低.     

The digital seismometer, a modern instrument

On the basis of an analysis of the development history of seismometers, the conclusion is made that a new generation of instruments—digital seismometers—should be created. The functions of a digital seismometer and its advantages over other existing instruments are described in brief.     

辽宁及邻区电磁辐射在地震中的应用研究

通过省内、省外台站分布情况、台址情况、观测记录仪器使用情况,观测记录仪器的性能指标,如观测仪器探头类型、架（埋）设方式,记录仪器的采样率、分辨率,震例情况等从电磁辐射的发生机理出发进行深入细致的分析,找出地震前电磁辐射异常信息量、异常起始时间及持续时间与震中距、震级的关系。     

台阵和噪声源分布对微动成像的影响及其在盐矿溶腔探测中的应用

随着节点地震仪的发展, 被动源地震成像方法在不同尺度的地下结构成像中得到了越来越广泛的应用.对于小尺度浅地表成像, 因高频噪声源时空分布不均, 一般采用基于台阵平均的方法, 即所谓的微动成像方法提取高频被动源面波频散数据, 但是不同类型的台阵一定程度上也会受到噪声源分布不均匀的影响.本文以水溶型盐矿溶腔探测为例, 通过实测数据较为系统地分析了不同台阵的响应函数及其对噪声源方向不均匀性的适应能力.研究发现, 当噪声源分布不均时, 三角形台阵可以获得更可靠的频散数据, 但对应的数据采集效率较低, 而其他类型的台阵虽然布设相对简便, 但是提取的相速度与真实速度存在较大的误差.当线性台阵和噪声源方位一致时, 可以提取与三角形台阵一致甚至更好的频散数据.在这个基础上, 我们分别采用三角形台阵和考虑噪声源的线性台阵在湘衡盐矿开展了两条剖面的数据采集, 并利用适应性更好的扩展空间自相关方法(ESPAC)计算面波频散数据.最后, 利用蒙特卡洛方法生成的随机初始模型进行了频散数据反演, 获得研究区600 m以浅的横波速度结构, 并刻画了盐溶腔的发育位置和空间分布形态.

     

地脉动水平/竖向谱比表征地震动场地效应的有效性及其修正

近年来,地脉动水平/竖向谱比法广泛应用于获取场地卓越频率工作中,但在指示地震动放大系数方面是偏小的。利用KiK-net台网403个台站共21万余组数据,通过对比分析地脉动水平/竖向谱比MHVR和地震动水平/竖向谱比EHVR,发现二者的谱形和峰值频率基本一致,但幅值存在差异。根据MHVR谱形将场地分为6类,建立将MHVR修正为EHVR的经验方法。当MHVR有可解释的峰值时,实测EHVR和修正后MHVR预测值一致性提高。地震动峰值加速度在40 cm/s2以下时,EHVR受场地非线性的影响较小,利用MHVR及其修正方法可有效估计EHVR。     

基于NWC甚低频信号的日出效应的观测与分析

频率在3~30 kHz的甚低频(VLF,Very Low Frequency)波具有较小的传播损耗和较高的趋肤深度,可以在地球-低电离层波导中实现长距离传输,广泛应用于航海导航、对潜通信等领域,且在电离层遥测方面具有十分重要的意义.基于武汉大学自主研发的VLF接收机在武汉接收的NWC(North West Cape)台站信号,本文通过分析2018年4月23日—2020年7月22日的观测数据研究了日出期间NWC信号的幅度响应及其特点和规律.结果表明NWC信号日出期间的幅度响应主要包括两种极小值结构：2个幅度极小值(SR1、SR2)的Type Ⅰ结构和3个幅度极小值(SR1、SR2、SR3)的Type Ⅱ结构.在以SR1出现时间为时间零点进行时序叠加分析后发现,Type Ⅰ结构比Type Ⅱ具有更强的规律性和稳定性.在Type Ⅰ结构下,SR2出现时间的波动范围、平均值、标准差分别为43~65 min、54.2 min、4.4 min,而在Type Ⅱ结构下,SR2和SR3出现时间的波动范围分别为48~93 min、80~120 min,平均值分别为64.7 min、96.4 min,标准差分别为10.2 min、11.7 min.在27个月的观测期内,3—7月份Type Ⅰ结构的出现概率100%,未出现Type Ⅱ结构,而在1—2月和8—12月Type Ⅰ结构出现的概率明显下降,最低降至1月份的20.7%,而Type Ⅱ在1月、2月、11月的出现概率均高于70%.按春秋分交替变化(周期1和周期2)的统计结果,在周期1内Type Ⅰ和Type Ⅱ结构出现的概率分别为91.5%、8.5%,而在周期2内Type Ⅰ结构出现的概率降至41.9%,Type Ⅱ结构出现概率则升至58.1%,这表示观测期间内Type Ⅱ结构主要出现在秋冬季,春夏季发生概率较低.

     

一种可模态分离的高分辨率频率-波数法及其工程应用

高分辨率频率-波数法是通过计算F-K谱从能量角度获取主导表面波频散信息的一种常用方法。然而,由于高模态瑞利波的能量通常低于基阶波的能量,因此难以分离多模态频散信息。本文通过建立多模态瑞利波模型,并讨论其相速度、波数和能量特性,提出一种可模态分离的高分辨率频率-波数法。通过增强F-K谱上的高模态能量,提取其多模态能量的局部极值,进而得到相速度点,对所有相速度点进行概率分布并拟合,得到多模态频散曲线。工程应用表明,改进的高分辨率频率-波数法能够较好地还原多模态瑞利波信息,通过对提取的多模态频散曲线进行联合反演,可以得到与工程钻孔结果匹配较好的剪切波速度结构。     

Investigating the propagation mechanism of unmodelled systematic errors on coordinate time series estimated using least squares

The propagation of unmodelled systematic errors into coordinate time series computed using least squares is investigated, to improve the understanding of unexplained signals and apparent noise in geodetic (especially GPS) coordinate time series. Such coordinate time series are invariably based on a functional model linearised using only zero and first-order terms of a (Taylor) series expansion about the approximate coordinates of the unknown point. The effect of such truncation errors is investigated through the derivation of a generalised systematic error model for the simple case of range observations from a single known reference point to a point which is assumed to be at rest by the least squares model but is in fact in motion. The systematic error function for a one pseudo-satellite two-dimensional case, designed to be as simple but as analogous to GPS positioning as possible, is quantified. It is shown that the combination of a moving reference point and unmodelled periodic displacement at the unknown point of interest, due to ocean tide loading, for example, results in an output coordinate time series containing many periodic terms when only zero and first-order expansion terms are used in the linearisation of the functional model. The amplitude, phase and period of these terms is dependent on the input amplitude, the locations of the unknown point and reference point, and the period of the reference point's motion. The dominant output signals that arise due to truncation errors match those found in coordinate time series obtained from both simulated data and real three-dimensional GPS data.     

High-Frequency Hydroacoustic Monitoring in an Underground Iron Mine

The monitoring of the stability of old mines constitutes an important research objective for our institution, BRGM. The study reported here shows the contribution of high-frequency (>30 kHz) acoustic emissions to the detection of the damage within a rock mass, during an experiment within a pilot site of an old flooded iron mine. The experiment consisted of recording all the hydroacoustic events in a broad frequency band (between 30 Hz and 180 kHz), during 18 months. The monitoring network has been calibrated by a triggered block fall that made it possible to highlight a relationship between the occurrence of high-frequency/low-frequency hydroacoustic emissions and rock falls. The events recorded have been associated with the micro-failure of the rock mass near the roof, prior to the detachment of the blocks. This monitoring showed important high-frequency hydroacoustic activity, which may be associated with mechanical instabilities generated by the evolution of water pressure during the experiment. In conclusion, the high-frequency hydroacoustic activity appears to be a good indicator of instability and, therefore, this new technique constitutes a promising tool for monitoring abandoned underground cavities.