基于时差法三维定位系统对闪电放电过程的观测研究

系统介绍了自行研制的基于GPS同步和时差法定位技术的闪电VHF辐射源三维定位系统以及山东北部地区闪电过程同步观测分析,成功获得了雷暴中闪电通道辐射源三维时空发展物理图像.并结合地面的快电场变化资料,对典型负地闪、正地闪和云闪放电通道的三维时空演变过程进行了分析,结果表明,正、负地闪激发传输过程不同,典型负地闪的预击穿过程发展速度约为5.2×104m/s,被初始负击穿引发的向下梯级先导传输过程发展速度约为1.3×105m/s;正地闪初始阶段也是激发负流光传输,以优势水平方向在正电荷区内传输,并为始发点积累正电荷,从而触发向下正流光传输.重点分析了一次由双极性窄脉冲事件(NBP)引发的云内闪电三维放电过程,该脉冲发生在约10.5km的高度上即上部正电荷区域内,同时引发云内放电通道水平向周围扩展,产生大量击穿辐射源,双极性窄脉冲辐射峰值强度值高达16.7kW,而普通闪电辐射源功率一般在100mW～500W范围内.与经典云闪完全不同,此类新型云闪及其三维传输过程在国内第一次被发现.文章还讨论了其可能的触发机制.     

自适应顺序采样Kriging方法及其在增量动力分析中的应用

复杂结构的增量动力分析（IDA）对于结构的抗震设计和分析有着重要意义,但需对结构进行大量的非线性时程分析,计算量成本高。本文结合Kriging元模型和自适应顺序采样并用于结构增量动力分析以提高其计算效率和精度,其中:Kriging元模型用于预测结构的地震响应,顺序采样根据候选点的熵值补充非线性时程分析逐步增加Kriging模型的预测精度。借助本文方法,IDA曲线可通过少量的时程分析实现较高的精度。为了校验本文方法的可行性与有效性,对二层和九层钢框架结构模型应用直接IDA、hunt&fill方法和本文方法分析并比较了上述三种方法的计算误差、计算效率和IDA曲线差别。在此基础上本文将自适应顺序采样Kriging方法用于考虑结构不确定性参数的IDA分析,并和传统的蒙特卡洛方法进行比较。结果表明:该方法具有较高的计算效率,可以保证IDA曲线的精度。     

正地闪和负地闪预击穿脉冲序列的统计分析与对比

2009~2010年夏季,在大兴安岭林区利用闪电快、慢电场变化测量仪组成的网络对自然闪电进行了多站同步观测。本文选取2010年夏季3次过境雷暴过程中具有4站以上同步的资料,同时对表现出明显预击穿过程的37次正地闪和56次负地闪的预击穿脉冲序列进行了统计分析。统计的主要参数包括:脉冲序列的总持续时间(Total Duration),脉冲序列和首次回击之间的时间间隔(PB-RS Separation),预击穿过程到首次回击的时间间隔(Pre-RS Interval),单个脉冲持续时间(Individual Pulse Duration),相邻脉冲时间间隔(Interpulse Interval)等。对于负地闪,相应参数的算术平均值为4.1 ms、55.4 ms、56.0 ms、8.8μs和111.0μs,几何平均值为3.7 ms、35.6ms、36.5 ms、7.4μs和98.2μs;对于正地闪,相应参数的算术平均值为4.5 ms、75.6 ms、77.3 ms、11.5μs和297.3μs,几何平均值为3.0 ms、57.8 ms、60.0 ms、10.0μs和217.9μs。对比发现,正地闪预击穿脉冲序列相对负地闪预击穿脉冲序列持续时间更长,和首次回击的时间间隔更大,其单个脉冲更宽,在整个序列中排列更稀疏。计算了正、负地闪最大预击穿脉冲幅值和首次回击幅值的比值(PB/RS,PB代表最大预击穿脉冲幅值,RS代表首次回击幅值),通过和其他研究结果的对比,发现负地闪有PB/RS随纬度增大而增大的趋势,而正地闪没有。另外,检验了首次回击前地闪电场波形与BIL模型(Breakdown Intermediate Leader,BIL)的符合情况,发现只有很小比例的电场波形符合BIL模型。     

井间地震走时波形层析成像方法

提出了井间地震走时波形顺序反演方法。该方法先利用井间地震走时反演得到速度模型的低频成分 ,然后用井间地震波形反演获得速度模型的高频成分。数值模型试验和实际应用结果表明 ,该方法反演稳健 ,提高了走时成像的分辨率 ,克服了波形成像易于陷入局部极小的缺陷 ,实现了快速高分辨率成像。     

可控震源记录中的脉冲噪声分析

噪声分析一直是地震资料信噪比得以改善的重要基础方法。可控震源向地下输入瞬时低能量信号, 易受到可控震源系统内部以及背景中的瞬时脉冲噪声(如电噪声、震动噪声等)的干扰。用于提取有效信号的相关检测方法将脉冲噪声的干扰范围扩大, 严重影响了对可控震源有效信号的提取。为了从理论上分析脉冲噪声对可控震源相关记录的干扰, 通过仿真实验, 系统分析了单点脉冲和多点脉冲噪声对相关记录中可控震源信号的干扰程度和特点。结果表明, 可控震源相关记录中的信号主要受脉冲噪声强度、所在时间位置以及可控震源非相关记录脉冲点数比例三方面因素影响, 脉冲噪声所占记录的比例大于2.5%且平均强度高于100时, 相关检测后的可控震源信号会完全被噪声淹没。     

汶川地震动弹性和弹塑性反应谱分析

利用汶川地震获得的数字强震记录研究了汶川近场无速度脉冲、近场含速度脉冲和远场(盆地效应)地震动的弹性和弹塑性反应谱,后者包括等延性强度折减系数谱Rμ、等延性位移比谱Cu和等强度折减系数位移比谱CR.与相同场地条件PEER近场无速度脉冲、集集近场含速度脉冲地震动的谱进行了比较.汶川近场含速度脉冲地震动的弹性反应谱在0.2～0.8s周期内明显偏小,而它的弹塑性反应谱在短周期段(0.1 ～0.4 s)与汶川近场无速度脉冲地震动谱差别不大,但等延性强度折减系数谱Ru要大于集集地震含速度脉冲地震动的谱,而等延性位移比谱Cu和等强度折减系数位移比谱CR则小于集集地震动情况,此后随周期增长(至0.6 ～1.Os后)它们都逐渐过渡至与集集地震动的谱相当.汶川远场(盆地效应)地震动的弹性反应谱具有较宽并随周期缓慢增长的平台值和较长的特征周期,可达1.7s及以上.提出了远场(盆地效应)与近场地震动的弹性反应比谱和弹塑性位移比谱的概念.     

偶然干扰对地震脉冲震相对比的影响

在地震勘探中,有效地震波是在干扰背景上进行記录的,在記录上識別有效波一直是地震勘探的基本問題。本文中,我們假定地震脉冲是雷克对称形式的波漣,用随机过程分析法,討論了地震脉冲在平稳正态分布随机干扰影响下的幅度和相角分布函数及其它主要的統計特点,并指出地震脉冲波同相軸能够予以識别的条件,同相軸的可靠程度,能够予以識別的同相軸对应要求的最少地震脉冲波瞬时强度——門限值,并分析了用組合方法控制門限值的方法。     

面向单脉冲信号分类的集成特征选择与评价

受大量射频干扰信号影响, 快速从海量观测数据中准确识别出单脉冲信号已成为天文数据处理的一项重要任务, 而设计和提取有效数据特征, 是利用机器学习进行单脉冲信号高效识别的决定因素. 针对如何选择最优特征, 进而提升单脉冲信号的分类精度这一关键问题, 设计了面向单脉冲信号分类的集成特征选择方法. 方法首先混合单脉冲信号的参数特征、统计特征和抽象特征, 然后分别利用5种单一特征选择方法选出各自的最优特征集, 最后利用贪心策略对5种单一方法获取的最优特征集进行集成筛选, 获取最优集成特征集. 实验表明, 最优特征集合既包含统计特征也包含抽象特征. 在相同特征数量下, 利用集成特征选择比单一特征选择能获得更高的模型精度, 可使F1值最高提升1.8%. 在海量数据背景下, 集成特征选择对减少特征数量、提升分类性能和加快数据处理速度具有重要作用.     

顺序提取法探讨沉积物中主量元素在不同相态的分配特征

在Tessier以及欧共体标准局BCR等前人顺序提取方法的基础上,采用一套改进的顺序提取法对海洋沉积物以及一些水系沉积物标准物质的主量元素进行逐步提取。利用ICP-AES、ICP-MS方法分析了各提取液中Ti、Al、Na、Mg、K、Ca、P、Fe、Mn的含量以及它们在不同相态的分配特征,同时,进一步探讨了酸去除沉积物中非陆源组分的效果,结果显示,最后经盐酸淋滤后的样品,沉积物中的生物、自生组分已经被溶解,而残留下来的剩余物质基本上可代表海洋沉积物的陆源碎屑组分。