地震学百科知识(十二)——地震波散射

正广义地说,由地球介质的任何三维非均匀性引起的地震波场畸变均可称为地震波散射。不过,通常地震波散射是指由地球小尺度(与波长相比)非均匀性引起的、不适合用射线理论(几何射线)研究的地震波场畸变现象。例如,波场传播方向的偏折和分裂,P波和S波的相互转换,地震尾波的产生,地震波的走时和振幅横跨观测台阵的随机起伏变化等。1地球介质的不均匀性及地震波散射随着对地球结构认识的深入,经典的球     

2D各向异性TTI介质中地震波场的射线法和波动方程数值模拟对比

尽管射线理论是基于波动方程高频假设下的一种近似理论,两者本应相互佐证共同发展完善,然而实际上确是平行独立的.鉴于此,本文提出了一种可以相互验证波场数值模拟或射线追踪数值模拟方法正确性和有效性的佐证方法.为了实现上述目的,我们首先将用于各向同性介质中多次波预测的分区多步不规则最短路径算法推广至各向异性TTI介质中,使其具备追踪各向异性TTI介质中多次波的能力.然后,通过伪谱法波场数值模拟和分区多步不规则最短路径算法预测得到的波场快照图、单炮地震记录剖面、以及合成理论地震图的分析对比,不但可以相互验证两种算法的正确性和有效性,同时对地震波在各向异性TTI介质中的传播规律和特点有了深刻的理解和认识.结果表明:本文提出的各向异性介质中多次波射线追踪算法是正确有效的.     

基于CSP道集的速度分析与建模

对于低信噪比地震资料,现行的叠前偏移方法应用效果欠佳的一个重要原因就是,目前的各种速度分析方法在信噪比太低时都不能建立准确的速度模型.共散射点(CSP)道集聚集了所有可能的散射能量,具有更高的覆盖次数和更大的偏移距范围.因此,对于低信噪比资料,基于CSP道集的速度分析具有一定的优越性.本文首先简单介绍了CSP道集的形成过程和基于CSP道集的速度分析方法的基本原理,提出了一种从CMP道集到CSP道集的快速映射方法,并用一个加权系数消除了映射噪音,最后用模型和实际资料验证了基于CSP道集的速度分析与建模方法的可行性和实用性.     

多次波压制技术在南海北部陆缘深水区的应用

南海北部洋陆过渡带水深变化剧烈,海底地形崎岖,构造复杂多变,地震勘探中多次波十分发育,常规处理难以取得很好的成像效果.由于方法的局限性,任何一种多次波压制方法都很难彻底地压制全部多次波.本文通过对国家基金委共享航次在南海北部陆缘采集的二维反射地震资料的分析,总结了不同多次波压制技术的优缺点和适用范围,结合滤波类方法和波动理论类方法,综合应用了表面相关多次波衰减法(SRME,Surface Related Multiple Elimination)、τ-p域预测反褶积、高分辨率抛物线Radon变换以及叠后压制残余多次波等方法去除多次波,有效突出了一次反射波,证明了方法的有效性和实用性,同时也形成了针对南海深水资料多次波压制的一种有效的处理流程和方法组合.     

东亚地区矿物尘气溶胶直接辐射强迫的初步模拟研究

为研究东亚地区矿物尘气溶胶的直接辐射效应,在区域气候模式RegCM3中加入起尘方案、建立矿物尘气溶胶输送模式,并将其辐射过程加入区域气候模式的辐射方案.通过对2001年3月～2002年3月的模拟发现：中国西北和蒙古国年平均地表起尘率在1μg/(m2·s)以上,最大达到90μg/(m2·s)是东亚地区最主要的矿物尘气溶胶源地;东亚地区矿物尘气溶胶柱含量最大值达5g/m2,出现在塔克拉玛干沙漠和秦岭地区;气溶胶大气顶直接辐射强迫基本呈现大陆上为正、海洋上正负均有的分布特征,区域平均辐射强迫在春夏秋冬分别为108, 088, 037,040W/m2,短波辐射强迫在陆上为正、海上正负均有,长波辐射强迫均为正值;四季的地表辐射强迫分别为-564, -225, -137, -187W/m2;辐射强迫数值对矿物尘气溶胶单次散射反照率的变化较敏感.     

利用主被动微波数据联合反演土壤水分

在黑河中游干旱区水文试验的基础上,以临泽站为研究区域,探讨主被动微波数据联合反演土壤水分的方法。针对ALOS/PALSAR数据,使用AIEM理论模型计算地表的同极化后向散射系数,Oh半经验模型描述交叉极化散射特征,通过对大量后向散射模拟数据的分析,建立裸露地表粗糙度计算模型;利用模拟数据分析地表辐射亮温随土壤水分和粗糙度的变化规律,在此基础上构建NN模型结合粗糙度计算结果和辐射计飞行数据反演研究区域的土壤水分。地面同步测量数据的验证结果表明,该方法充分发挥了主被动微波数据各自的优势,同时避免了主被动协同过程中的尺度问题,为流域尺度的土壤水分监测提供了一种新的有效途径。     

基于独立分量分析的多次波自适应相减技术

针对多次波自适应相减这个关键问题,文中首次提出利用独立分量分析技术来实现多次波和一次波的分离（简称ICAAMS）. 现有的多次波自适应相减技术大都是采用输出信号（一次波）能量最小准则,基于二阶统计量的技术. 本文提出的ICAAMS采用了输出信号非高斯性最大准则,并利用高阶统计量来表征非高斯性. 简单的褶积模型和复杂的有限差分模型资料处理结果表明, 本文提出的方法可以有效地分离一次波和多次波.     

高分辨率Radon变换方法及其在地震信号处理中的应用

Radon变换方法在地震资料处理中广泛采用,在地震同相轴识别和估计方面具有良好效果．无论是倾斜叠加,还是广义Radon变换方法,一般采用最小二乘反演方法实现．目前,在提高反演算法的效率和分辨率方面仍值得研究．本文从倾斜叠加的定义出发,阐明Radon变换分辨率问题的来源和解决办法．采用最小二乘反演方法研究高分辨率抛物线Radon变换和双曲Radon变换时,给出稀疏约束预条件共轭梯度法求解的高分辨率Radon变换的实现方法,同阻尼最小二乘方法相比,分辨率和精度明显提高,文中给出了模型算例．根据有效波和多次波NMO后剩余时差不同,采用高分辨率抛物线和双曲Radon变换可以压制多次波,分别给出了方法原理,最后给出应用实例．研究表明,稀疏约束预条件共轭梯度法可以有效实现高分辨率Radon变换;数值算例表明,算法计算效率和精度较高,可以更好地实现多次波压制．     

An analysis of the radar backscatter from oil-covered sea surfaces using moment method and Monte-Carlo simulation: preliminary results

An analysis of the radar backscattering from the ocean surface covered by oil spill is presented using a microwave scattering model and Monte-Carlo simulation. In the analysis, a one-dimensional rough sea surface is numerically generated with an ocean waveheight spectrum for a given wind velocity. A two-layered medium is then generated by adding a thin oil layer on the simulated rough sea surface. The electric fields backscattered from the sea surface with two-layered medium are computed with the method of moments (MoM), and the backscattering coefficients are statistically obtained with N independent samples for each oil-spilled surface using the Monte-Carlo technique for various conditions of surface roughness, oil-layer thickness, frequency, polarization and incidence angle. The numerical simulation results are compared with theoretical models for clean sea surfaces and SAR images of an oil-spilled sea surface caused by the Hebei (Hebei province, China) Spirit oil tanker in 2007. Further, conditions for better oil spill extraction are sought by the numerical simulation on the effects of wind speed and oil-layer thickness at different incidence angles on the backscattering coefficients.     

极区电离层对流速度的浅层神经网络建模与分析

电离层对流是太阳风与地球磁场相互作用下驱动的磁层大尺度对流循环与对流电场在极区电离层的映射,与行星际磁场-地球磁场耦合系统息息相关.本文基于SuperDARN(Super Dual Aurora Radar Network)分布在北半球的23部高频相干散射雷达获取到的二维电离层对流速度对其进行建模研究.模型输入为行星际...