基于字典学习的声速剖面重构和反演

声速剖面（Sound Speed Profile,SSP） 是海洋环境观测的重要要素之一,引入遥感参数进行SSP 反演可以实时获取声速数据。反演首先需要依托精确的基函数对声速场进行降维表示,本文提出一种利用非线性基函数-学习字典（Learned Dictionaries,LDs） 提高降维精度的方案,并使用在多源信息融合上表现良好的自组织竞争型神经网络算法（Self-organizing Map,SOM） 对南海海域进行SSP 反演。实验结果使用均方根误差（Root Mean Square Error,RMSE）作为精度评估。实验结果显示：LDs 较传统基函数-经验正交函数（Empirical Orthogonal Functions,EOFs） 的降维精度在使用三阶基函数时提升0.13 m/s,五阶基函数提升0.07 m/s。使用五阶基函数进行反演,LDs 的反演精度为3.01 m/s,低于EOFs 的反演精度2.47 m/s。其原因为反演误差在机器学习训练基函数时被放大,导致所求得反演系数欠优。LDs 基函数较之传统的EOFs 能够有效突破正交性的限制,更精确地表示声速的扰动,达到了更高的降维精度,为声学信号处理任务的基函数学习提供一种方案。     

A dependence modelling study of extreme rainfall in Madeira Island

The dependence between variables plays a central role in multivariate extremes. In this paper, spatial dependence of Madeira Island's rainfall data is addressed within an extreme value copula approach through an analysis of maximum annual data. The impact of altitude, slope orientation, distance between rain gauge stations and distance from the stations to the sea are investigated for two different periods of time. The results obtained highlight the influence of the island's complex topography on the spatial distribution of extreme rainfall in Madeira Island.     

利用视震源时间函数反演尼泊尔M_S8.1地震破裂过程

以2015年4月26日MS7.1余震为经验格林函数事件,利用全国和全球的宽频带记录提取了2015年4月25日尼泊尔MS8.1地震的P波视震源时间函数和Rayleigh波视震源时间函数,并通过联合反演这些视震源时间函数获得了这次地震的时空破裂过程图像.无论是P波视震源时间函数还是Rayleigh波视震源时间函数都呈现出很强的方位依赖性,表明震源断层具有相当的尺度且破裂朝东南方向扩展.时空破裂过程图像清楚地证实了这一特征,并更清晰地显示,破裂几乎是纯粹的单侧破裂,从破裂起始点开始,沿断层面向东南方向扩展~100km,同时沿断层面向深部扩展~80km,形成~125°的破裂优势方向和~5.8m的最大位错.地震的破裂时间历史相对简单,呈非间断性扩展,持续时间约50s.     

太行山与燕山交汇部位的地壳厚度与泊松比分布特征

本文搜集了2001—2013年间在太行山与燕山构造带交汇部位先后布设的4个宽频带流动地震台阵和首都圈固定地震台网共192个台站记录到的全球5.5级以上远震事件波形资料,综合采用接收函数H-κ和CCP叠加分析获得了134个基岩台站下方的地壳厚度和泊松比结果.综合分析与前人研究相吻合但更加精细的地壳约束分布信息,发现研究区域的地壳厚度和泊松比在整体上呈现出从西北到东南方向渐变的特征,在南北重力梯度带两侧及其附近呈现出明显的小尺度地壳结构和物质组分的差异,且可明显区分出太行山地区和燕山构造带及盆山交界处的地壳厚度与泊松比的相对差异,这可能反映了这些地区在华北克拉通的构造演化过程中所经历的不同地壳改造过程.     

Forecast Vienna Mapping Functions 1 for real-time analysis of space geodetic observations

The Vienna Mapping Functions 1 (VMF1) as provided by the Institute of Geodesy and Geophysics (IGG) at the Vienna University of Technology are the most accurate mapping functions for the troposphere delays that are available globally and for the entire history of space geodetic observations. So far, the VMF1 coefficients have been released with a time delay of almost two days; however, many scientific applications require their availability in near real-time, e.g. the Ultra Rapid solutions of the International GNSS Service (IGS) or the analysis of the Intensive sessions of the International VLBI Service (IVS). Here we present coefficients of the VMF1 as well as the hydrostatic and wet zenith delays that have been determined from forecasting data of the European Centre for Medium-Range Weather Forecasts (ECMWF) and provided on global grids. The comparison with parameters derived from ECMWF analysis data shows that the agreement is at the 1 mm level in terms of station height, and that the differences are larger for the wet mapping functions than for the hydrostatic mapping functions and the hydrostatic zenith delays. These new products (VMF1-FC and hydrostatic zenith delays from forecast data) can be used in real-time analysis of geodetic data without significant loss of accuracy.     

基于18S rDNA条形码技术的珊瑚礁区塔形马蹄螺(Tectus pyramis)食性分析

塔形马蹄螺(Tectuspyramis)是一种暖水性较强的海洋贝类,也是一种重要的礁栖生物,研究其自然环境中的食物组成对于认识其生态功能具有重要意义,但由于缺少直接的食物组成信息,对其食性和生态功能定位尚不明确。本研究于2017年春季在南沙珊瑚礁区采集了塔形马蹄螺样品,以18S rDNA可变区(V4)序列为靶标,用高通量测序技术分析了其现场食物组成。共测得41个OTU,分属11个门类,包括节肢动物门(Arthropoda)、子囊菌门(Ascomycota)、担子菌门(Basidiomycota)、丝足虫门(Cercozoa)、刺胞动物门(Cnidaria)、Stramenopiles(不等鞭毛类)、网粘菌门(Labyrinthulomycota)、软体动物门(Mollusca)、多孔动物门(Porifera)、甲藻门(Pyrrophyta)、捕虫霉亚门(Zoopagomycota)。与以往研究不同的是,本研究发现塔形马蹄螺消化道中存在大量沉积物碎屑,其中有孔虫、真菌、后生动物是最重要的类群,占食物序列组成的99.76%,它们主要存在于海洋沉积物、有机碎屑和礁石表生藻类基质(Epilithic algal matrix, EAM)中。研究结果揭示了塔形马蹄螺的食物主要来源于EAM中的小型生物和碎屑以及珊瑚礁石上的有害生物,推测塔形马蹄螺属于沉积物碎屑食性生物,可能在清除珊瑚表面藻类基质、促进珊瑚幼体附着过程中发挥一定的作用,对于维护珊瑚生态系统的健康和稳定具有积极意义。     

城郊土地利用功能演变——以贵州省惠水县乡村旅游度假区好花红村为例

论文以贵州省惠水县乡村旅游度假区好花红村为典型案例,运用空间分析方法,利用高分辨率遥感影像和实地调查访问数据,分析了2006—2019年好花红村土地利用功能演变规律,探讨了土地利用功能转型助推乡村振兴的作用。结果表明：① 好花红村土地利用功能受土地利用转型的影响,由传统单一的农业生产功能、社会保障功能和生态保育功能转变为复合型观光休闲功能和经济发展功能,增加了经济效益的同时保证了生态效益,土地利用功能总体上呈现出多元化和复合化特征;② 研究区不同演变阶段的演变模式存在显著差异,经历了单一农业生产功能阶段、多元功能转型过渡阶段、多功能复合转型阶段,土地利用功能演变有以农为主、乡村旅游为辅,农旅结合、农业逐步退缩,以乡村旅游为主、整体转型3种模式;③ 自然条件是土地利用功能变化的基础动力,经营主体变化是土地利用功能转型的内在动力,区域发展政策是驱动土地利用功能多元化的根本动力,旅游市场“规模化”需求是驱动乡村功能和土地利用功能转化的重要推动力,这些因素相互作用,共同驱动土地利用功能演变。     

L-Q-T坐标下的P波与S波接收函数联合反演

接收函数分析是一种研究壳幔结构的主要技术手段。然而,沉积层引起的多次波会影响壳幔结构特征的可靠研究。与常规Z-R-T坐标下提取接收函数不同,本文尝试在L-Q-T坐标下提取P波与S波接收函数,并将二者进行联合反演。通过正演模拟讨论了沉积层厚度对接收函数的影响和实例分析位于具有巨厚沉积的渭河盆地和河套盆地的两个台站,验证了L-Q-T坐标下提取的P波接收函数能有效显示浅部地壳信息(如沉积层转换波信号),而P波与S波接收函数联合反演能够有效压制沉积层引起的多次波信号。显示了联合反演方法更具优势,除能获得界面深度信息,还能获取速度信息。     

花岗岩与大地构造

花岗岩(广义)是地球有别于其它星球及地球上大陆地壳有别于大洋地壳的物质标志,是大陆上分布最广的岩石之一。在已有研究基础上,本文系统阐述了花岗岩大地构造的内涵、研究思路、研究内容和发展方向。花岗岩大地构造将花岗岩视为一种构造标志体、地质体,是从花岗岩角度,探索解决大地构造问题,其研究内容可概括为物理特性(构造)、物质组成(岩石地化)和年代学三大方面,具体研究内容包括:(1)巨量花岗岩浆侵位的物理特性变化及其构造意义,包括岩浆上升迁移、汇聚定位及岩体(带)形成/构建过程;(2)花岗岩体变形改造及其构造意义;(3)花岗岩物源与大陆生长及深部结构,以新老物质组成,划分造山带类型;(4)巨型花岗岩带发育过程与大陆聚散,探索超大陆和中小板块聚散的岩浆响应。花岗岩大地构造丰富了大地构造研究内容,也有助深化花岗岩体(带)形成、发育过程和构造背景的认识。它的提出是当今地球科学学科交叉、融合发展的必要。