期刊,地球物理学报 2024年卷1期_国家学术搜索

期刊信息/Journal information

地球物理学报

主　　编：刘光鼎

出版周期：月刊

国际刊号：0001-5733

电子邮箱：actageop@mail.igcas.ac.cn

电　　话：010-82998105

邮政编码：100029

地　　址：北京市9825信箱

地球物理学报/Journal Chinese Journal of GeophysicsCSCD北大核心CSTPCDEISCI

查看更多>>本刊为专业学术性刊物。报道地球物理学领域的研究成果，刊登论文、研究简报及综述等。内容涉及地震及地球内部物理学和化学、地磁及空间物理、重力及大地测量学、大地构造物理学、地球动力学、勘探地球物理、海洋及大气物理等方面。读者对象为地球物理及其相关学科的科学技术工作者和大专院校师生。

正式出版

收录年代

初始大扰动条件下双流系统的粒子相空间振荡

焦鹿怀付松倪彬彬张援农...

1-11页

查看更多>>摘要：双流系统产生的不稳定性过程是近地空间中常见的等离子体不稳定性现象.地球磁尾、等离子体片边界层、地球弓激波、太阳风、极隙区和极光加速区观测到的静电孤立波被认为是由双流不稳定性产生.地球空间环境并非均匀稳态,因此对双流系统演化过程的研究往往需要考虑初始的扰动.利用所建立的动理论粒子云模型方法,我们研究了初始大扰动下双流系统的不稳定性现象,发现初始大扰动条件下粒子相空间产生振荡现象,且振荡频率与初始扰动的空间波数有关,电场与电场能量也存在该频率成分.通过线性理论,求解出了粒子相空间振荡频率.它与粒子云模拟得到的频率一致.该频率为朗缪尔振荡频率的基础之上叠加一个与初始扰动的空间波数有关的频率偏移量.我们改变等离子体频率,进一步验证了上述结论.该研究结果表明初始扰动能够对双流系统的不稳定性现象产生重要影响,对于加深理解地球磁层中双流系统的演化过程有重要参考意义.

关键词：

双流不稳定性粒子云模拟初始扰动线性理论

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火星弓激波上游高能拾起氧离子实例分析

雷桓郭建鹏何林峡林海博...

12-20页

查看更多>>摘要：火星外逸层中的氧原子(O)经光致电离、电荷交换或电子碰撞产生氧离子(O+),新生O+随即被太阳风拾起,进而被对流电场加速.这些O+被称为"拾起"O+.2018年11月17日08:54:00-10:24:00 UT期间,火星大气和挥发物演化任务(Mars Atmosphere and Volatile EvolutioN,MAVEN)卫星从上游太阳风进入磁鞘中,持续观测到背离太阳运动的高能拾起O+(约30 keV),在相空间呈现为初速度不为零的部分环分布.分析表明:这部分高能O+的初始能量较高,回旋半径较大,位于摆线运动的高能区域,穿越火星弓激波进入磁鞘,离子在该范围内能量变化不显著,只是使得相应环分布在穿越弓激波后发生偏转.这些结果有助于进一步认识火星空间高能拾起O+的产生与运动轨迹.

关键词：

火星拾起氧离子MAVEN

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基于TEROS的自然闪电X射线暴观测研究

张雄张阳李小强郑毅...

21-33页

查看更多>>摘要：本文报道了国内首个自然闪电高能辐射(Lightning Energetic Radiation,LER)多点观测结果.基于自主研发的雷暴高能辐射观测系统(Thunderstorm Energetic Radiation Observation System,TEROS),在 2021 年夏季观测期成功捕获3次自然LER事件,结合闪电定位、低频快电场变化、回击峰值电流等其他资料,对3次事件的高能辐射特征进行研究.分析发现:3次LER事件均于负地闪下行先导的最后阶段被探测到,是典型的X射线暴,且均具有MeV能量的单光子,最大能量超过2.2 MeV;伴随梯级先导出现的X射线暴持续时间为数百μs,伴随不规则直窜先导的X射线暴持续时间为数十μs,主要与先导发展速度有关;相应回击峰值电流最大的1次事件具有最高的单光子能量、最大的单位面积沉积总能量和最多的爆发过程数量,随着接近回击时刻,该事件还表现出与电场变化一致的增强趋势,表明先导头部电场是影响高能辐射产生的重要因素;随到达强度降低,高能辐射信号逐渐由束流模式向单光子模式转变,呈现出与地球伽马射线闪类似的现象学特征,更多乃至所有的爆发过程无法被探测到,高能辐射可能是闪电发展过程中的普遍现象.

关键词：

闪电高能辐射自然闪电X射线暴地球伽马射线闪闪电先导

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2020年7月22日阿拉斯加7.8级地震同震电离层扰动分析

罗亦泳吴大卫陈强张立亭...

34-49页

查看更多>>摘要：利用全球导航卫星系统(GNSS)、电离层测高仪和地震仪数据,从振幅及波形、时空分布、传播速度与方向、时频域等角度对2020年阿拉斯加7.8级地震同震电离层扰动(Co-seismic ionospheric disturbances,CIDs)特性进行探究.卫星G03、G04和G09在地震西部探测到3类CIDs,最大扰动幅度约0.1 TECU(1 TECU=1016 el/m2),并且均沿着地震断层破裂延伸方向(西南方向)传播;而在地震北部与东部未发现CIDs.根据CIDs的速度及中心频率将其分为三类,第一类为高速传播的CIDs(速度约为2.93 km·s-1),中心频率约11 mHz,符合瑞利波激发的电离层扰动特征;第二类CIDs的传播速度约为1.69 km·s-1和1.55 km·s-1,中心频率约4.5 mHz和4.7 mHz,符合声波引起的电离层扰动频率;第三类CIDs速度约为0.98 km·s-1和1.11 km·s-1,中心频率约2.9 mHz,可能为声波引起的另一类电离层扰动.同时,利用CIDs时空数据估计的CIDs扰动源位置与震中较为接近,进一步说明电离层扰动由地震激发.通过对GNSS站及地震仪位移的分析,估计了地震瑞利波沿西南方向传播速度与第一类CIDs较为吻合,验证了第一类CIDs由瑞利波激发,且断层的垂直位移是引起电离层扰动的重要因素.测高仪观测到电离层临界频率(f0F2)发生显著波动,探测到CIDs的传播速度约1.02 km·s-1,传播速度和方向与卫星G03、G04探测的CIDs较为吻合,推断其属于第三类CIDs.

关键词：

同震电离层扰动全球导航卫星系统电离层总电子含量阿拉斯加地震

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基于CEP的重力自适应并行EKF匹配算法

黄炎李姗姗范雕谭勖立...

50-62页

查看更多>>摘要：针对现有惯性/重力/重力梯度组合导航EKF匹配算法滤波状态方程存在模型误差以及惯性导航系统定位存在累积误差而造成的滤波失准乃至发散问题,提出一种基于CEP(Circular Error Probable,圆概率误差)的自适应并行EKF匹配算法.该算法首先通过自适应因子调节状态预测信息的权重,削弱预设动力学模型不准确产生的误差;同时利用惯性导航系统圆概率误差半径构建基于CEP的移动窗口分层模型,然后根据滤波量测值与窗口坡度等信息,对移动窗口范围进行约束;最后组建分层窗口并行滤波器,得到最优匹配结果.南海海域实验结果表明,基于CEP的自适应并行EKF匹配算法相较于传统EKF算法和自适应EKF算法的水下重力匹配导航定位精度分别提升了 74.0％和49.8％.该算法能够在一定程度上克服惯性导航系统由于时间推移误差积累的缺陷,提高系统导航定位精度,增加匹配算法的鲁棒性.

关键词：

CEP自适应滤波EKF移动窗口重力异常重力梯度

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南极和格陵兰岛GPS连续台站背景噪声时空特性

潘元进张小红吴奇文焦佳爽...

63-76页

查看更多>>摘要：基于GPS观测数据获取的陆地垂向运动对研究现今两极区域的冰川质量变化具有重要的科学意义.受地表环境负荷对GPS时间序列中背景噪声空间异质性的影响,在利用GPS时间序列获取垂向速度场时,估计结果存在较大不确定度.本文针对南极和格陵兰岛区域的GPS连续观测时间序列中背景噪声的空间特性对速度场及其不确定度的影响问题,利用地表环境负荷模型(包括大气、非潮汐海洋和水文负荷)和重力卫星GRACE/GRACE-FO观测数据反演的地表弹性形变对GPS时间序列进行了改正.通过对改正前后的数据进行背景噪声特性分析,揭示出修正环境负荷形变能够有效降低极区GPS时间序列背景噪声幅度,但是大气和非潮汐海洋负荷改正造成了大多数台站背景噪声谱指数的减小,南极和格陵兰岛分别约为其GPS台站总数的46.1％和84.6％,直接导致了对GPS速度不确定度估计的改善效果不明显.对背景噪声空间异质性的研究结果表明,极区台站的背景噪声参数主要表现为随纬度变化的空间特性.

关键词：

GPSGRACE/GRACE-FO环境负荷GPS背景噪声

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全球重力势能特征及其地质意义——基于Crust 1.0模型的分析

张倩文徐亚王信国

77-88页

查看更多>>摘要：重力势能及重力势能差是分析岩石圈内部密度变化所引起的岩石圈平均应力特征的主要方法之一.本文基于全球Crust1.0模型地壳结构,结合常密度、横向变密度和三维变密度三种不同的地幔密度模型,获得了全球尺度更为精细的重力势能及重力势能差分布特征并开展分析.研究结果表明,在北美西部、安第斯山脉、东非、青藏高原等区域表现为重力势能高,呈拉张应力状态;在洋盆、高原周围的盆地等地区表现为重力势能低,呈挤压应力状态.对比分析不同地幔密度模型结果,发现大洋地区洋壳薄,岩石圈地幔密度受构造及热影响变化较大,对重力势能影响大;大陆地区地壳厚度大,对重力势能影响大,地幔密度变化影响相对较小.采用三维变密度地幔模型获得的重力势能差分布和大地水准面异常计算获得的全球重力势能差分布具有相似特征,表明该模型的计算结果更符合全球岩石圈尺度的应力分布特征.三维变密度地幔模型计算的重力势能差显示洋中脊轴部地区趋于零,说明该处岩石圈密度变化对应力影响较小,其拉张应力与洋中脊地区地幔上涌更为相关.

关键词：

重力势能岩石圈密度结构大地水准面岩石圈应力

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瑞利波相速度和椭圆率与远震P波联合反演蒙古中南部地壳高分辨率S波速度结构

徐荟吴庆举

89-107页

查看更多>>摘要：利用蒙古中南部台阵记录的连续背景噪声数据、天然地震面波数据和远震P波波形数据,开展瑞利波相速度、椭圆率和远震P波叠加波形的联合反演,建立了蒙古中南部地壳三维S波速度模型.结果显示,蒙古中南部的瑞利波相速度及椭圆率、沉积基底深度、莫霍面深度、地壳S波速度在蒙古—鄂霍茨克缝合线和蒙古主构造线南北两侧分布均有明显差异,暗示了这两条缝合线至少为地壳级别的分界.中戈壁火山和Bus-Obo火山在地壳内相互连通,在下地壳存在大面积低速层.我们推测杭盖穹隆上地幔热物质上涌在中戈壁带地壳底部形成岩浆囊,为这两座板内火山活动提供了岩浆来源.

关键词：

蒙古中南部S波速度结构蒙古—鄂霍茨克缝合线蒙古主构造线板内火山

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青藏高原东南缘三维S波速度和径向各向异性及泸定Ms6.8和芦山Ms7.0地震孕震环境探讨

孙回归王兴臣常利军

108-127页

查看更多>>摘要：利用青藏高原东南缘布设的684个流动地震台和150个固定地震台的连续背景噪声波形数据,提取了周期5～50 s的Rayleigh波和Love波相速度频散,并反演获得了该区域下方0～70 km三维S波速度和径向各向异性结构.结果表明:(1)受川滇地块南部高速体的阻挡,东南缘中下地壳内存在两条空间分布独立的低速带.西侧(L1)从川滇地块北部向南延伸至滇西南地块,其中下地壳平均VS小于3.4 km·s-1并表现为正径向各向异性结构,反映了高原中下地壳可能存在部分熔融和韧性变形;东侧低速带(L2)沿着小江断层南北分布,受到红河断层的阻挡,弱物质不太可能进入滇西南地块,该区域下地壳和上地幔顶部均显示较强的正各向异性,推测其更可能是沿小江断层相互驱动的块体在横向挤压过程中引起的地壳部分熔融而导致.(2)芦山Ms7.0地震位于龙门山逆冲断层南段,泸定Ms6.8地震位于鲜水河走滑断层东南段,两者都发生在地壳浅层高低速异常过渡带上,但其深部孕震环境有所不同.芦山震区西北部中下地壳低速体为负各向异性,推测韧性物质沿着龙门山下方陡倾断层向上运移,上地壳积累应力并通过薄弱区域释放导致了芦山地震的发生;泸定震区为正各向异性的中下地壳韧性变形促进了川滇地块SE向的水平运动,受刚性的四川盆地阻挡,加剧了上地壳发震断层的滑动变形和应力积累,脆性上地壳突然破裂导致了泸定地震的发生.

关键词：

青藏高原东南缘背景噪声成像S波速度径向各向异性泸定MS6.8地震芦山Ms7.0地震

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2019年四川威远东两次Ms＞5.0地震序列活动特征及震源区体波速度结构

张栓江国焰许才军雷兴林...

128-143页

查看更多>>摘要：自2015年以来,四川威远及邻区的地震活动强度显著增强,其中2019年9月8日和12月18日在威远东发生了 Ms5.4和Ms5.2地震,刷新了威远地区有记录以来历史地震震级上限.本文利用2019年8月至2020年3月期间威远及邻区25个流动台和17个固定台记录到的5638次ML≥1.2地震Pg和Sg波到时以及连续波形资料,采用双差层析成像方法获得了威远东这两次地震序列的重定位结果和震源区浅层地壳高分辨率三维体波速度结构.重定位结果显示震源区地震震源深度主要集中在3～4 km.基于两次Ms＞5.0地震震后10天余震序列空间展布,本文推测两次地震的发震构造均为NNE走向且倾向SE(倾角40°左右)的盲冲断层.三维体波速度结构反演结果揭示:震源区VP异常变化较VS异常变化显著,Vp/Vs比背景值普遍低4％～10％.在深度小于5 km的浅层内,地震多分布在VP低速异常和Vs弱高速异常以及二者的高低速异常过渡带内;在5～7 km深度范围,地震基本上都发生在VP低速异常区.上述速度结构特征揭示震源区附近可能发育着富含气体的孔隙和裂缝且存在流体活动.此外,2019年11月7日以后的地震活动具有明显的流体扩散驱动地震迁移特征,沿两次地震发震断层走向和倾向的流体扩散系数分别为1.5 m2·s-1和0.1 m2·s-1.两次地震的发生机理很可能是流体扩散引起的孔隙压力上升.

关键词：

四川威远东Ms＞5.0地震双差层析成像地震活动特征体波速度结构

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