基于Hi-net速度记录计算地震反应谱

强震仪和测震仪均能记录地面运动,强震仪输出的加速度记录主要用于分析结构地震反应,测震仪输出的速度记录常用于确定地震信息.由于这2种记录均描述地面运动,且覆盖结构地震反应分析所需频带范围,速度记录能否用于计算结构地震反应引起了人们的关注.为分析开源Hi-net速度记录用于计算结构地震反应时的精度,作者选取同台记录的加速度...     

人类行为时空特性的统计力学

利用手机话单数据分析城市个体居民移动活动的时间熵和空间熵特征,一方面探讨了从原始话单记录中进行出行识别的必要性,另一方面提出了一种考虑空间邻近性的轨迹近似熵特征分析方法。其中,出行识别可以克服手机定位数据采样频率较低的缺陷;近似熵分析方法具有强空间鲁棒性,可以减少因手机定位数据空间精度较低带来的影响。实证结果表明,城市居民出行活动既具有强烈的目的地选择倾向,同时也具有强烈的移动路径选择偏好。     

基于条件均值反应谱的特大地震强震记录的选取及调整方法

在PEER地震动数据库(PGMD)的基础上, 结合近几年国内外特大地震的地面运动记录, 建立了地面运动数据库, 同时根据日本M_W9.0特大地震获得的141组记录进行统计回归建立加速度反应谱衰减关系, 并采用条件均值反应谱法, 即设定地震与结构概率需求结合的方法选择地面运动. 选波实例表明, 当设定地震为特大地震时, 基于条件均值反应谱法选取地面运动记录时, 扩展数据库中大震记录并建立符合大震记录加速度反应谱的衰减关系是十分必要与迫切的. 该思路为进一步研究结构动态时程分析中地面运动记录选取问题及所选记录提供了依据.     

利用区域地震记录测定地震辐射能量

地震辐射能量作为描述地震大小的物理量,可为地震应急和灾害评估提供重要参考.现有快速测定地震辐射能量的方法多使用远震记录（35°≤Δ < 80°）,受到几何扩展和频率相关衰减校正方法的限制,利用区域地震记录（5°≤Δ < 35°）测定地震辐射能量的难度较大.因此,本文发展了一种利用区域地震记录快速测定地震辐射能量的方法.研究结果表明：（1）利用该方法可以测定5.0级以上地震的辐射能量,弥补了由于低信噪比和台站分布影响,导致利用远震记录只能稳定测定6.0级以上地震辐射能量的不足;（2）将该方法应用于2009—2021年发生在中国大陆的66次M_W>5.0地震,结果显示74%的单台区域能量震级与远震能量震级的偏差在±0.3以内;对于44次M_W≥5.5地震,区域结果与远震结果基本一致,86%的事件区域能量震级与远震能量震级的差在±0.2之间;（3）结合地震矩资料,得到中国大陆地区地震的能矩比范围为5.2×10^-6~8.1×10^-5,平均能矩比为2.4×10^-5;走滑型地震的平均能矩比高于倾滑型地震,能矩比整体分布存在区域特征,西域地块地震的平均能矩比高于青藏地块东部地震,青藏地块西部地震的平均能矩比最低,同一区域内的地震能矩比也存在差别,这表明不同断层上发生的地震能量释放过程存在明显差异;（4）该方法具有广泛的应用前景,可以在地震台网的日常工作中测定地震辐射能量,为科学研究、地震应急和地震灾害评估提供新的地震参数.

     

一种改进的声发射模板识别流程及其在大尺度页岩水力压裂主被动观测实验中的应用研究

提出一种改进的实验室声发射模板识别流程.该流程联合RMS-AIC算法优化了模板事件的检测效果,将一种改进的绝对离差中位数（观测数据的二分位数与MAD的和）应用于不同时段RMS与互相关序列的动态阈值的设置中,并对声发射模板事件与多通道连续波形数据的互相关叠加方式进行了改进,以避免弱初至延迟量不准确对叠加异常点的影响.我们开展了大尺度龙马溪组页岩水力压裂过程的主动源超声检测与声发射事件联合观测实验,并将该流程应用于主、被动连续观测数据中声发射信号的识别.研究结果表明：利用本文提出的流程检测出1720个声发射信号,数量比声发射模板信号大约多5.54倍.利用更为完备的声发射目录,我们观测到页岩水力压裂过程中的主压裂点大约发生在152 s,且压裂后早期3 s内声发射率呈现出较慢的幂率衰减（p=0.130）,而后以较快速率（p=1.403）衰减至稳定值.此外,我们对多种震相拾取算法的比较、声发射的频-幅分布特征等方面开展了讨论.这一新的声发射识别流程可以有效提高在主、被动联合观测下的声发射识别效果,完备水力压裂过程中声发射的时序分布特征,为页岩气开采及风险评估的实验室研究提供有效支撑.

     

全新世渭河流域植被演替对陆地生态系统碳储量的影响

陆地生态系统古碳储量演化历史既是理解过去区域碳循环过程的基础, 也是预测未来陆地碳库变化趋势的重要参照。以往由于实测记录的缺乏和现代碳循环模型应用的局限, 难于实现过去陆地碳库的准确重建。本研究通过地质时期86个点位的孢粉记录与古碳循环模型模拟的结合, 在定量化重建全新世渭河流域古气候参数空间格局的基础上, 模拟了自然植被时空演化过程及其陆地生态系统碳储量变化。结果表明, 全新世早期到中期, 流域森林面积覆盖度由34%增至63%, 导致陆地生态系统碳储量从2.48PgC增至3.40PgC; 全新世中期到晚期, 流域森林面积覆盖度降至20%, 陆地生态系统碳库储量随之减少了1.03PgC。空间上, 流域碳密度变化主要受控于植被类型的分布, 后者又与地貌条件密切相关。全新世中期全球增温情形下渭河流域森林植被大面积扩张和碳储量显著增加的结果, 预示着未来全球变暖背景下该流域陆地生态系统具有较强的碳汇潜力。

     

秦岭——大别造山带与江南造山带的差异隆升过程:来自江汉盆地中新生代沉积记录的证据

江汉叠合盆地地处扬子地区中部,夹持于秦岭——大别造山带与江南造山带中段之间,是中生代中期以来在扬子浅海台地基础上发育起来的典型海陆交互相-陆相叠合盆地,其中充填了厚逾10000m的中三叠世-新近纪陆源碎屑岩系。据印支期以来的造山活动历程与成盆演化特点,将盆山耦合过程划分为造山前期、主造山期、造山后期与非造山期4个阶段,将盆地充填层序划分为陆架边缘、前陆、断陷和坳陷4个(盆地世代)超层序。依据盆内沉积物碎屑组份分析,发现中三叠世江南造山带进入强造山活动期,白垩纪末进入造山带坍塌后的活动平静期;秦岭——大别造山带的主造山活动阶段为晚三叠-早侏罗世,古近纪末处于非造山活动相对平静阶段。盆区整体呈现东部造山活动早,山带隆升早,持续时间长,剥露地层较快较早进入变质岩层段;西部造山活动时间晚,隆升时间相对较晚,剥露地层在早侏罗世初期才依次切入变质岩层段;盆地南、北缘山带总体呈现多幕式差异隆升过程。     

云南宁蒗地区中全新世晚期气候变化的石笋记录

通过对云南宁蒗县永宁区仙人洞石笋进行α-U系测年和碳氧同位素分析,建立了4 500~2 000 aBP的古气候变化时间序列。研究结果表明,永宁地区在4 500~2 000 aBP间石笋记录的冷暖事件所反映出的气候变化,大致可分为6个气候阶段:4 500~4 000 aBP气候温暖干旱;4 000~3 400 aBP气候寒冷干旱,是中全新世晚期的一次重要的气候演变转折时期;3 400~3 100 aBP气候温暖湿润;3 100~2 650 aBP气候寒冷干旱;2 650~2 400 aBP气候温暖湿润;2 400~2 000 aBP气候冷凉湿润。中全新世晚期以来,石笋记录的这些短时间尺度的气候事件,明显受中-低纬度太阳辐射强度以及北半球大气环流的影响,太阳辐射强度的变化是控制印度季风演变的主要动因。石笋记录揭示印度季风的快速推进或退出(萎缩)以及百年尺度上的气候波动是太阳辐射量变化造成的结果。     

人类世的地球化学标志——沉积物中的持久性有机污染物

确定人类世地层标志物是选取全球层型剖面和点（GSSP）的重要前提。目前水系沉积记录作为人类世GSSP的候选表现出显著优越性。水系沉积物中的持久性有机污染物（POPs）可以连续、高分辨率地反映人类活动影响和强度变化,通过横向对比全球POPs历史变化可以获取潜在标志物的高速增长起点。本次研究收集了3类POPs的69套数据,通过分析数据的时间趋势重建其沉积记录,以求获得全球范围内各类POPs的增长特征。全球沉积记录显示20世纪40~60年代间不同类型的POPs开始展现出不同程度的快速增长,其中多环芳烃（PAHs）和多氯联苯（PCBs）可以作为潜在的标志物指示沉积物中化学地层的界限,有机氯农药（OCPs）中只有滴滴涕（DDTs）具备这种特性。同时,这3类POPs的沉积记录可以反映人类能源消耗、农业生产和工业品商品制造等方面活动,作为标志物体现人类多种活动营力在地球系统中留下的证据。

     

珠江口近百年来富营养化加剧的沉积记录

由于土地利用和人类活动加剧所导致的营养元素由河流输入的增加是引起河口港湾地区富营养化趋势增强的重要原因,由此引发的赤潮在中国沿海地区呈现越来越频繁的趋势。本文通过珠江口两个沉积柱状样(ZJ6和ZJ10)揭示了该水域近百年来的富营养化加剧趋势。由柱状样中的TOC/TN比值判断,TOC是陆源和水生两种来源的混合物。在假设陆源和水生有机质C/N比值分别为5和20后,计算了在沉积物中两种来源有机碳的含量得到:两钻孔柱状样中水生有机碳、总氮、生物硅、陆源有机碳沉积通量自20世纪20年代到90年代呈明显升高趋势,分别增加了2.0、3.6、2.9、12.0倍(ZJ6)和5.4、6.8、5.5、10.6倍(ZJ10)。这一趋势与中国珠江三角洲地区在此期间,特别是50年来生产力的迅速提高趋势相对应。两钻孔柱状样中生物硅沉积通量的增加幅度逐渐超出水生有机碳沉积通量的增加幅度,表明硅藻是富营养化的敏感藻类。目前,Si相对于N、P还不是珠江口水域的限制性营养元素,但若不对水域的营养物进行有效管理以平衡营养元素间的比例关系和减弱富营养化趋势,珠江口的浮游生物种群结构和底层水的溶解氧含量将受到严重影响。