Earthquake rupture complexity due to dynamic nucleation and interaction of subsidiary faults

We numerically study the dynamic interaction of propagating cracks. It is assumed that propagating cracks can nucleate and drive subsidiary cracks because of shear strain enhancement near the propagating crack tips. The critical strain fracture criterion is assumed in the analysis. Intense interaction is expected to occur among the cracks. All the cracks are assumed to be parallel and antiplane strain deformation is assumed in the computation.In the interaction of two non-coplanar cracks, a strain shadow is formed in the neighborhood of each crack because of the strain release by the introduction of the crack. The growth of each crack is accelerated when the propagating tips of each crack are outside of the strain shadow of the other crack. In general, the crack tips enter the strain shadow, and the crack tips decelerate. The calculation shows that only one of the two cracks can continue to grow, and the other's growth is decelerated and arrested. If we can assume that the suite of cracks interact in a pairwise manner only, then this may suggest that only a limited number of cracks can continue to grow during the final stage of the rupture process. Hence the crack interaction causes complexity in dynamic earthquake faulting. The concepts of barrier and asperity have been employed by many researchers for the interpretation of complex seismic wave data. However, the physical realities of such concepts are obscure. Our calculations show that dynamic crack interactions can produce barriers and asperities in some cases; the crack tip deceleration or arrest due to the interactions among non-coplanar cracks can be interpreted as being due to a barrier. The dynamic coalescence among the coplanar cracks can be regarded as an asperity.Umeda found a localized area that strongly radiates high-frequency seismic waves in the epicentral areas of some large shallow earthquakes. He defined this as an earthquake bright spot. Our analysis implies that only a limited number of cracks continue to grow when many interactive cracks nucleate, and that all other cracks stop extending soon after nucleation. Hence, if the nucleation and termination of several cracks occur in a localized area, it will be observed seismologically as an earthquake bright spot. This is because it is theoretically known that the sudden termination of crack growth and dynamic crack coalescence efficiently emits high-frequency elastic waves.     

天线罩疏水层老化对微波辐射计观测的影响分析

地基微波辐射计因天线罩疏水层老化,在雨天探测时天线罩上易形成积水从而造成探测性能的不稳定,是影响其在科研业务中广泛应用的关键问题之一。本研究利用2017—2018年北京地区6台微波辐射计降雨期间的观测数据,分析天线罩疏水层老化对其观测亮温的影响,结果显示随着天线罩使用时间的增长,尤其是使用3个月以后,降水时亮温增大的幅度明显变大,降水结束后亮温增大的持续时间也有增长趋势。同时,在北京南郊站开展的微波辐射计天线罩淋雨试验结果表明,天线罩使用40 d以后,随着天线罩污染老化,淋雨时观测亮温增大的幅度呈跳跃式增长,且淋雨结束后亮温仍然偏高,最长时间达2 h以上。因此,为提高微波辐射计观测数据的可用性,建议在实际使用过程中每季度更换一次天线罩,对于京津冀等重污染地区可根据实际情况适当提高更换频次。     

一次春季强寒潮的降水相态变化分析

应用NCEP 1°×1°资料、常规观测资料、自动站资料、多普勒天气雷达资料,对2007年3月河北省一次早春强寒潮天气背景下的降水多相态转换的成因与雨雪转换的预报进行了分析.结果表明:850hPa及以下蒙古高压和江淮气旋共同作用产生的偏东风导致低层大气温度持续下降,降水性质从雨转为雪.随着江淮气旋入海,高低空风向发生突变,从东北风转为西北风,加上太行山地形作用,使太行山东麓部分地区低层大气出现小幅升温,0℃层高度抬升,致使从雪转为雨.多普勒天气雷达回波图上,0℃层亮带高度的迅速下降,可作为从液态降水向固态降水转换的判据之一.天气学分析表明,当0℃层高度低于950hPa、地面气温在0℃上下、1000hPa温度低于2℃、925hPa温度低于-2℃时,降水性质将从雨向雨夹雪或雪转变.     

雷达定量估测降水的亮带自动消除改进方法

层状云降水中,0 ℃层融化效应会引起雷达反射率因子局部增大,若不进行订正,则会高估雷达估测的降水.本文提出一种基于新一代天气雷达反射率因子垂直廓线的0 ℃层亮带自动识别与订正算法,以减小因亮带造成的降水高估.本研究首先对降水类型进行分类,在SHY95的基础上增加了垂直方向的反射率因子三维特征,避免亮带的反射率因子高值区被误识别为对流云区;其次,在层状云区识别出一个可能的亮带影响区,在其中查找亮带,采用旋转坐标系法精确的识别亮带的顶、底高度;最后,利用最小二乘法拟合亮带上、下层的斜率,平滑垂直廓线(VPR,Vertical Profile of Reflectivity)的显著突出部分.将该方法应用于北京地区2010—2011年10次包含亮带的降水过程,得到的亮带订正后的均方根误差E_RMS、平均绝对误差E_RMA、平均相对误差B_RM值较初值均有显著减小(分别减小1.538 mm,0.417和0.468).结果表明,该方法能够有效地识别与订正亮带,使得定量测量降水精度有所提高.     

夏季青藏高原TBB低频振荡及其与华中地区旱涝的关系

利用17年(1980—1994年和1997—1998年)逐候GMS TBB资料,对华中地区夏季旱涝年的TBB候距平场进行了合成分析,研究了夏季青藏高原TBB的低频(10~20天和30~60天)振荡及其同华中地区旱涝的关系。结果表明,青藏高原东南部(27°~30°N,90°~100°E)是低频振荡最为活跃的地区,青藏高原东南部和华中地区TBB存在正相关关系,其相关程度涝年比旱年更为显著。对华中地区旱涝而言,青藏高原东南部的30~60天振荡比10~20天振荡敏感性要强。华中地区涝(旱)年,青藏高原东南部存在较强(弱)的低频(30~60天)TBB负值中心,其影响方式有的自西向东传播,有的同华中地区低频(30~60天)TBB同时加强或减弱。青藏高原低频(30~60天)TBB的负值位相有利于对流云团的生成和发展。     

不同地形条件地面同步光谱定标场对比研究

利用美国ASD公司的FieldSpec Pro FR地面波谱仪,选择5°视场角探头和135cm探头距测试地物高度,开展0°、5°、10°、15°、20°等五种不同地形坡度明、暗地物自然定标场地面波谱测试。通过对比研究不同地形坡度具代表性、能真实反映被测试目标平均自然性的各波谱测试点波谱曲线特征,得出0°、5°地形坡度获取的波谱曲线连续、平滑,信噪比高,没有混入大气水气吸收、仪器噪声等因素导致的剧烈波动、跳跃现象或尖锐锯齿状噪声,波谱特征明显,吸收峰最小值位置清晰可辨,各波谱测试点波谱曲线变化幅度小,整体反射率值变化小,Fe~(2+)、Fe~(3+)、Al-OH、Mg-OH、CO_3~(2-)等分子基团与离子波谱的诊断性波谱特征位置清晰可辨。因此0°和5°坡度地形条件获取的地面同步自然场光谱定标波谱曲线,可以满足航空高光谱遥感数据的大气校正、光谱重建和空、地回归分析等所需的地面波谱数据要求。     

GRB 170817A的洛伦兹因子和观测角

伴随着引力波事件GW170817的短暴GRB (Gamma-Ray Burst) 170817A首次提供了双中子星并合与短暴相联系的直接证据.但是短暴GRB 170817A具有非常弱的光度,意味着观测的视线方向可能偏离喷流轴方向.根据短暴静止系的峰值能量E_(p,i)和各向同性光度L_(iso)。之间的关系以及洛伦兹因子Γ和L_(iso)。之间的关系估算了短暴GRB 170817A以及长短暴GRB 060614观测角与喷流边缘的夹角θ'_(obs)和洛伦兹因子Γ,结果表明GRB 170817A的Γ=45±27,θ'_(obs)=2.2±0.5°,而GRB 060614的Γ=214±93,θ'_(obs)=0.5±0.1°.这个结果相当于GRB 170817A的正轴各向同性光度L_(iso,on)=(2.1±0.7)×10~(49) erg·s~(-1),比典型的短暴少2-3个数量级.GRB 060614的L_(iso,on)=(5.12±1.91)×10~(51) erg·s~(-1)与典型短暴相当.这意味着GRB 060614可能属于短暴类型,而GRB 170817A可能本质上就是一个弱暴.     

亮暗暴的早期X射线研究

研究亮暴和暗暴的X射线余辉,发现它们的X射线和γ流量的分布基本上相同。即:从统计学的角度上讲,亮暴和暗暴没有本质不同,它们的中心机制应该是相同的,暗暴的形成应该是由环境原因引起的。     

Explosion Mechanism of Core-Collapse Supernovae and Collapsars

We have performed 2-dimensional MHD simulations of collapsars with magnetic fields and neutrino cooling/heating processes. It is found that explosion energy of a hypernova is not obtained from the neutrino heating process. However, strong jet is found when magnetic fields are included, and total energy of the jet component can be of the order of 10⁵² erg, which is comparable to the one of a hypernova.     

泥蚶(Tegillarca granosa)生长因子受体结合蛋白2(GRB2)基因的克隆与表达分析

通过已构建的泥蚶(Tegillarca granosa)转录组文库, 利用SMART RACE技术扩增得到泥蚶Tg-GRB2基因的全长cDNA序列, 并对其生物信息学、组织表达及发育阶段表达特征进行了分析。结果表明, 泥蚶Tg-GRB2 cDNA全长1283bp, 开放阅读框为708bp, 编码236个氨基酸; 蛋白结构预测显示, Tg-GRB2蛋白包含SH3-SH2-SH3三个功能域, SH2结构域由两端的α-螺旋和中间反向平行的β-折叠片构成, SH3结构域主要由β-折叠片组成, 具备典型的结构特征; 氨基酸序列比对发现, Tg-GRB2与脊椎动物的同源性为62.1%—63.8%, 而与玻璃海鞘和日本血吸虫同源性较低。qRT-PCR检测结果显示: Tg-GRB2 mRNA在泥蚶血液、斧足、鳃、外套膜、闭壳肌、内脏团6个组织中都有表达, 而在血液中的表达量极显著地高于其它组织; 在泥蚶的不同发育阶段中, Tg-GRB2 mRNA在 2—4细胞胚胎、原肠胚、担轮幼虫、D形幼虫中均有较高的表达量, 而在D形幼虫中表达量最高, 表明Tg-GRB2基因在泥蚶早期发育中发挥重要调节作用。