城市街渠大气湍流结构的小波分析

利用小波分析方法对城市街渠大气湍流场特征进行了初步研究，发现小波变换能够很好地揭示湍流的串级结构和多尺度结构。结合Fourier分析对湍流中不同尺度涡旋对能量的贡献进行了比较，发现噪声能量主要集中在高频处。     

Distribution of eddy scales for wave current combined flow

This paper illustrates the modulation of the eddy scale distribution due to superimposition of surface wave on only current flow. Time series data of three-dimensional velocity components were measured in a laboratory flume by a three-dimensional (3D) 16-MHz micro-acoustic Doppler velocimeter (Micro-ADV). The velocity time series of only current case and waves following the current were analysed to obtain the phase-averaged mean velocities, turbulent intensities, and Reynolds stress. The probability density function of phase-averaged stream-wise and vertical velocity fluctuations showed bimodal oscillations towards the free surface for higher frequency surface waves. It was revealed that surface waves along the current effectively decrease the intermittency of turbulence of the only current flow. Surface wave changed the intermittent structure of only current flow by modulation of the energy cascade mechanism of the only current flow by introduction of wave induced length scales. Also the scale of the finer dissipative eddies were prominently enhanced by the increase in surface wave frequency. Wavelet analysis of time series of velocity signals provided information on the eddy scale and their frequency of occurrence. It was found that the large eddies are carried by the crest regions of the progressive wave while the small scale eddies are carried by the trough regions.     

宇宙线小波分析在大地磁暴预报中的应用

利用Morlet小波变换方法对北京宇宙线台站的地面宇宙线强度在地磁暴前后的变化特征进行分析,得到:1)在平静期,北京宇宙线数据存在准24h周期性的特征,且通过分析周期为12h的Morlet小波"模",发现值稳定,且小于0.6;2)以90天为时间窗口,对2004年7月地磁暴前后的小波频谱变化进行详细分析,发现当发生大地磁暴时,宇宙线的静日准24h周期被打破,其他周期的波动开始增强.进一步研究发现,周期12h的波动在大地磁暴数小时到1天左右会出现显著增强,这一现象在2001、2002和2004年期间的大地磁暴前得到验证.3)Morlet小波"模"数据的急速增大是发生地磁暴的先兆特征,当小波模变化达到一定的阈值就可能发生大磁暴.本文分析了周期为12h时小波的模数据,对强地磁暴事件进行统计,选定阈值0.6,并通过2003年的6次大地磁暴进行预报验证,结果表明该方法不仅能够对大地磁暴事件进行预报,而且提前量满足预报需求,为基于宇宙线实测数据预报地磁暴方法提供了重要基础.     

GNMF小波谱分离在地震勘探噪声压制中的应用

地震勘探资料噪声压制及信噪比提高是整个地震勘探信号处理过程中的重要任务,随着地震勘探深度的增加及其复杂性,人们对地震数据质量的要求越来越高.勘探环境的复杂化使得采集到的地震资料中有效信号被大量噪声淹没,无法清晰辨识,严重影响后续的数据处理与解释.小波去噪是地震勘探中常用且发展较成熟的一种方法,但是其涉及到的阈值函数选取问题一直令人困扰,虽然已有多种阈值函数被提出,但仍存在各自的缺陷.本文利用小波分解在时域及频域良好的信号细节体现特性,引入模式识别中的非负矩阵分解(NMF)谱分离思想,针对小波系数阈值优化问题,提出了一种小波域图非负矩阵分解(GNMF)消噪算法.该方法首先在小波分解基础上,利用GNMF算法实现小波分解系数谱中信号分量与噪声分量的谱分离,然后通过反变换重构各分离子谱对应的子信号,最后利用K均值聚类算法将得到的多个子信号划分为信号类及噪声类,最终得到重构信号及分离噪声.合成记录和实际地震资料的消噪结果验证了新方法在提高信号与噪声分离准确性和精度方面的有效性,同时新方法避免了阈值选取造成的噪声压制不理想或有效成分损失问题.与小波消噪结果的对比及数值分析也说明了新方法在噪声压制及有效成分保持方面的优势.     

近断层应力变化快速计算方法及对强余震空间分布的指示意义:以M_w7.9汶川地震为例

构造地震一般由断层摩擦失稳所致.断层内部及周边所累积的剪切形变则通过同震滑动位移得到局部释放.因此,震后断层内部及近断层周边的静态剪切应力变化量的空间分布可通过断层面上的滑动位移分布计算得到.本文采用傅氏变换方法(FTM)计算单一有限断层同震滑移场所形成的静态剪切应力变化分布,近断层两侧的应力变化计算可由波数域内应力近似算法获得.结果表明,FTM快速有效、易于实现,有效地避免了常规应力计算中奇异值的出现.以2008年Mw7.9中国汶川大地震为例,采用前人所得有限断层滑动位移模型,得到了断层面和近断层周边准3D剪切应力分布解,并同主震后中强余震的空间分布特征作了比较.结果表明,大部分的中强余震震源位置处于剪切应力变化值为正的区域,由同震位移所产生的局部应力降峰值和均值大小同应力变化的正值大致相当,从而表明了快速且有效地计算断层内部及近断层附近的应力变化分布可以为主震后强余震发生的潜在区域提供指示意义.需要强调的是,应力变化空间分布特征的获取强烈地依赖于有限断层滑移模型解.有关滑动位移反演解的多解性对应力变化计算结果的影响,本文作了必要的讨论.     

江西省霾天气气候特征及其与气象条件的关系

利用1980-2011年江西83个常规站和南昌、赣州2个探空站的观测资料,对江西霾的气候特征及其与气象条件的关系进行了分析。结果表明：近32 a来江西霾日总体呈上升趋势;霾日的季节、年际和年代际变化明显,秋冬季多（12月最多）春夏季少（7月最少）,4 a左右和8 a左右的年际变化周期显著,年代际变化主要为15 a左右的变化周期;江西霾日空间分布不均,呈现中北部多,南部及山区少的分布形势。霾与地面风速、大气逆温、海平面气压、降雨量和相对湿度密切相关,低风速、大气逆温、高气压、高湿度和少降雨有利于霾天气的发生,反之,高风速、低气压、低湿度和多降雨不利于霾天气的发生。     

近地表大气环境变化对地壳形变观测的影响研究

近地表大气环境变化主要包括近地表气象因素（大气压强、温度、降雨）变化及台风、日食活动等。利用小波分析方法对2003—2013年湖北省数字化地壳形变潮汐分钟值资料进行处理后发现,近地表大气环境因素对形变观测数据具有不同频段上的特征变化影响。大气压强和温度对形变观测的响应频段主要集中在较低频段（64—128分钟）;降雨的影响主要集中在0-全日波（0—32分钟）范围内且存在高频、非潮汐成份。而台风在较高频段上有明显响应,频段分布在1—4秒和2—4分钟之间。黄梅台应变观测对2009年日食事件在128—256分钟低频段上有响应。     

基于多尺度边缘约束的重力场信号的向下延拓

利用多尺度边缘检测理论,研究改善重力场信号向下延拓稳定性的新方法,简要介绍了小波多尺度边缘检测的基本原理,以EGM96重力场模型为例分析了地球重力场的多尺边缘。提出了基于多尺度边缘约束的向下延拓方法,并给出了模拟算例。计算结果表明,利用多尺度边缘约束改善向下延拓的稳定性是可行的,在观测值信噪比较差的情况下该方法的效果尤为明显。     

珠海年降雨量的多时间尺度变化

利用Morlet小波分析方法,对珠海市40年（1961—2000年）的年降雨量和气温资料进行计算和分析,得出：珠海的年降雨量存在比较完整的明显准22年的周期振荡,它有两个降雨偏少中心（1960—1970年和1980—1990年）和两个降雨偏多中心（1970—1980年和1990—2000年）,历经40年的全过程,因而具有长期预测意义。还有其它22年以下的较短周期振荡,但多不具全局性变化特征。从对28、12和4年周期的小波方差随时间变化来看,28年周期存在两个突变点（1974年和1987年）,而且降水和气温的变化趋势是一致的。从12年和4年周期看,降雨和气温的变化趋势是相反的。     

地震与核爆识别的小波包分量比方法

频谱分析法在核爆与地震识别中具有广泛的应用．但是频谱分析方法是稳态方法,即使采用Gabor变换,也因时-频窗口形状不变而分辨串较低．为提高时-频分辨率,本文将小波变换理论用于乌鲁木齐台记录的地震与核爆事件的分析,并提出了识别核爆和天然地震的小波包分量比判据．通过对加拿大黄刀地震台记录的印度地下核爆的分析,进一步验证了小波包分量比判据对核爆和地震的识别具有较高的识别效率．结果表明：对于地震信号,其小波包分量比U03/U1一般都大于1.0,而对于核爆信号,比值U03／U13一般都小于1.0.