首页期刊导航|地球物理学报
期刊信息/Journal information
地球物理学报
地球物理学报

刘光鼎

月刊

0001-5733

actageop@mail.igcas.ac.cn

010-82998105

100029

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

    SAMI2模型理论研究顶部电离层分季夜间中纬电离峰的形成机制

    胡坤蔡红涛张宏杨璐冰...
    2875-2885页
    查看更多>>摘要：近年来多种观测表明夜间中纬电离层存在电离密度峰值,但是夜间中纬电离峰(Mid-latitudinal Ionization Peak,MIP)结构的形成机制尚不完善.利用Swarm-A卫星观测数据,本文首先统计了地磁平静期分季夜间中低纬电离层电离密度的空间分布,结果表明夜间MIP结构在低太阳活动强度和午夜后最显著,主要出现在磁纬±40°附近.然后,本文首次使用SAMI2模型成功重现了低太阳活动强度春分日地磁平静期夜间MIP结构,模拟结果表明MIP结构在午夜后和顶部电离层-等离子体层最显著.通过重构SAMI2模型中电离层电离密度连续性方程的计算揭示了各种物理过程对于450 km高度顶部电离层夜间MIP结构的贡献.日落前后东太平洋扇区率先形成南半球MIP结构,中纬电离层较长时间的光电离、东向磁偏角导致的赤道向中性风和较弱的PRE电场均有利于其形成.深夜MIP结构的形成机制主要是西向纬向电场导致的向内E×B漂移,通过快速降低低纬电离层电离密度形成MIP结构.模拟结果还表明中性风对于夜间MIP结构的贡献取决于其等效垂直风的地方时-纬度分布.

    中纬电离峰Swarm-A卫星SAMI2模型理论研究

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    太阳辐射通量对星载朗缪尔探针等离子体密度测量精度的影响

    朱子渊熊超郑宇豪颜蕊...
    2886-2896页
    查看更多>>摘要：本文利用Swarm C卫星和CHAMP卫星搭载的朗缪尔探针测量的电离层就位等离子体密度数据和位于Arecibo及Jicamarca两座非相干散射雷达测量的电子密度数据进行了详细、全面的对比.除此之外,本文还使用了利用GRACE卫星星间测距系统(K-Band Ranging system,KBR)计算得到的星间平均电子密度作为进一步对比.总体上来看,Swarm C、CHAMP和GRACE三颗卫星都与两台地基非相干散射雷达观测数据展现出了良好的线性关系,相关系数分别达到了 0.96,0.97,0.96.不同的是,Swarm C卫星与雷达观测间的误差表现出了对太阳辐射通量的依赖,而该依赖关系在CHAMP和GRACE卫星等离子体密度数据中却不明显.结合三颗卫星飞行期间其所处高度及太阳辐射通量的变化,我们认为星载朗缪尔探针的测量结果与探头周围的离子成分有密切关系.比如,在Swarm卫星的数据反演算法中没有考虑离子成分变化对等离子体密度反演精度的影响.在太阳活动低年,较轻的离子(比如H+)从等离子体层向下扩散到Swarm卫星轨道高度时,其朗缪尔探针就会高估探头周围的等离子体密度.这一影响主要出现在太阳活动低年,且在夜侧要显著大于日侧.与Swarm卫星不同的是,CHAMP卫星的轨道高度随着时间下降(从450 km降至320 km)与太阳辐射通量水平下降的趋势一致,导致CHAMP卫星高度的离子成分变化不明显,其等离子体密度测量误差没有展现出对太阳活动的依赖性.此外,虽然GRACE卫星在2008-2009极低太阳活动年期间,其轨道高度维持在约480 km,但其测量方法并不依赖于卫星周围离子成分的变化,因此其测量结果与雷达观测间的误差也未表现出明显的太阳活动依赖.该对比结果显示了基于GRACE星间测距系统得到的顶部电离层等离子体密度可以为其他基于朗缪尔探针测量的低轨道卫星提供很好的绝对值参考,有助于其他卫星等离子体密度测量的在轨标较.

    朗缪尔探针等离子体密度测量电离层电子密度

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    基于质心定标机动信号估计GRACE-FO卫星激光测距系统TTL耦合系数

    黄志勇李姗姗李世忠肖云...
    2897-2908页
    查看更多>>摘要：GRACE-FO卫星搭载的激光测距系统(LRI)能够以纳米级的精度测量星间距离,LRI测距误差低频部分最大噪声源来自于TTL耦合噪声.TTL耦合噪声源于卫星姿态变化与质心(CoM)和三面镜顶点(VP)偏差产生的耦合效应.本文采用线性估计模型,并利用卫星在质心定标阶段的机动信号数据,基于不同方向的子机动,采用整体参数估计和独立参数估计共三种参数估计策略,获得了合理的TTL耦合系数,结果表明TTL耦合系数满足200 um·rad-1的设计指标要求.另外,将TTL耦合系数换算为质心和三面镜顶点(VP-CoM offset)偏差,可间接获得卫星质心偏差估计结果序列,且该结果序列与基于加速度计的估计结果(卫星质心与加速度计检验质量块的偏差,ACC-CoM offset)序列吻合较好,表明该方法可作为GRACE-FO卫星质心偏差估计的补充方法.

    GRACE-FO卫星激光测距定标TTL质心

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    次网格非均匀性对区域气象环境模拟的影响研究——以长三角城市群为例

    束梓建马红云张弥刘勇洪...
    2909-2925页
    查看更多>>摘要：长三角地区是我国城镇化程度最高的地区之一,下垫面存在典型的非均匀性特征,复杂下垫面结构甚至体现在亚公里级尺度.为了探讨城镇化背景下土地利用精细化对气象环境的影响,本文利用高分辨率土地利用数据探讨了次网格非均匀性对长三角地区气象环境模拟的影响.在基于WRF(Weather Research and Forecasting model)模式对2020和2022年夏季的数值模拟过程中,分别采用Noah_mosaic/Noah陆面方案开展是否考虑次网格非均匀性的高分辨率敏感性试验.结果表明,相比Noah方案,Noah_mosaic方案模拟结果与观测的相关性更高,误差更小,说明其能更好地反映城市群区域复杂下垫面物理过程.考虑次网格非均匀性后,城区变冷变湿,郊区变暖变干,这种变化在夜间更为显著,尤其是温度场,白天城区/郊区平均温度变化为-0.04 ℃/0.05 ℃,夜间城区/郊区平均温度变化为-0.14 ℃/0.53 ℃.非均匀性对模拟结果的影响可达到400 m高空,特别是在夜间增加了郊区大气的不稳定性.同时,夜间几乎整个陆地区域内的体感温度增加约0.27 ℃.此外,研究还发现当格点中建筑占比小于50％时,除了日最低温Tmin以外,气象要素随着建筑占比的增加变化幅度较大,Tmean和Tmax增率分别达到0.29 ℃/10％和0.55 ℃/10％,反之,则Tmean和Tmax增率仅为0.1 ℃/10％和0.06℃/10％,这说明低建筑密度区域的小城镇未来发展将对气象环境产生更大的影响.

    次网格非均匀性数值模拟气象环境

      原文链接:
    • 万方数据

    华北克拉通中西部及周边地区瑞利面波相速度方位各向异性

    钟世军吴建平司政亚
    2926-2945页
    查看更多>>摘要：利用"中国科学台阵探测"项目的密集流动台站以及区域固定台站的地震面波记录,采用程函面波成像方法,得到了华北克拉通中西部及周边地区14～100 s周期高分辨率的瑞利面波相速度方位各向异性分布图像.结果显示,鄂尔多斯块体内部中长周期(20～100 s)为大范围高速和弱各向异性分布特征,但在块体西南部区域各向异性明显增强,向东可一直延伸至108°E附近.我们认为,受青藏高原影响,鄂尔多斯块体西南部岩石圈已发生明显变形,高原扩张对鄂尔多斯块体的影响超出了止于六盘山逆冲推覆带的传统认识.在鄂尔多斯块体内部,长周期(80～100 s)的相速度显示高速区向中部和东南部区域收缩,各向异性强度在高速区外围明显增强,揭示了块体边界带的岩石圈在后期构造活动过程中已遭受不同程度的变形改造,厚度发生了不同程度的减薄.山西断陷带北部大同火山区附近,在20 s以上周期为显著低速异常,不同周期段各向异性存在明显差异,我们推测该区不同深度的各向异性差异与鄂尔多斯块体东北部岩石圈不同深度的几何形态以及青藏高原远程挤压效应有关.山西断陷带中南部区域,在20～60 s周期显示高速和近EW向快波方向,与鄂尔多斯块体中东部高速区具有较好的连续性,认为该区岩石圈仍保留部分原有华北克拉通岩石圈的属性.青藏高原东北缘地区不同周期相速度表现为明显的低速异常,快波方向呈现较为一致的NWW-SEE向分布特征,揭示了在高原下方壳幔介质变形连续一致,符合岩石圈垂直连贯变形模式.

    鄂尔多斯块体山西断陷带青藏高原东北缘程函方程面波成像相速度快波方向

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    四川盆地及邻区地壳分层结构研究——基于接收函数改进的序贯H-κ叠加方法的约束

    张笑晗张瑞青朱敏
    2946-2962页
    查看更多>>摘要：接收函数H-κ叠加方法已被广泛应用于单个台站下方地壳结构的研究中.为探测盆地的沉积层和结晶地壳结构,一些研究提出了序贯H-κ叠加方法.但在实际应用中,往往需要人工区分存在沉积层的台站和基岩台站,分别应用序贯H-κ叠加和常规H-κ叠加方法.这种处理方式效率相对要低.为了克服这一局限性,本文对序贯H-κ叠加方法进行了一些改进,理论测试分析表明,该方法能够同时适用于单层和双层地壳模型,易于对大批量数据进行快速分析.其次,本文利用四川盆地及邻区近7年来的区域固定台站资料,以及威远地区布设的流动台网数据,基于改进的序贯H-κ叠加方法,对研究区地壳内部分层结构进行了研究.结果显示,盆地中北部地区沉积层厚度为4.6～6.7 km,平均Vp/Vs值约1.9～2.9.盆地南部一些台站下方观测到了康拉德界面,埋深约21～25 km,进而估算上地壳占整个地壳厚度的比例约56％.研究还发现,龙门山断裂带两侧地壳厚度变化明显,且断裂带南段地壳平均Vp/Vs值略高.此外,华蓥山断裂带局部地区下方呈现双Moho结构.

    四川盆地康拉德界面改进的序贯H-κ叠加接收函数

      原文链接:
    • 万方数据

    当阳复向斜页岩气探测区地壳结构及其构造暗示

    危自根储日升谢军范心甜...
    2963-2971页
    查看更多>>摘要：本文采用接收函数H-κ叠加、多频接收函数和面波联合反演方法,获得了扬子克拉通当阳复向斜区21个密集流动地震台下方的地壳厚度、Vp/Vs比和S波速度.结果表明,该区平均地壳厚度和Vp/Vs比值分别为33.8 km和1.75,推测当阳复向斜经历过下地壳减薄但地壳整体尚保持典型克拉通结构特征.研究区绝大部分台站都在3～4km深度存在1～2 km厚的低S波速度层,推测可能与该深度范围内富集高孔隙度和低密度的页岩气层有关.本研究表明,基于密集流动地震台阵被动源数据资料,可为油气资源勘探提供有价值的参考.

    当阳复向斜页岩气勘探低速薄层接收函数和面波联合反演接收函数H-κ叠加

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普

    2018年日本北海道Mw6.6地震震源动力学破裂过程

    谢张迪于湘伟章文波
    2972-2989页
    查看更多>>摘要：2018年9月5日日本北海道东胆振地区发生了 Mw6.6地震,震源深度37 km,超过了地壳与上地幔脆韧性边界的深度,且在地表产生了较强的破坏.为研究北海道地震震源区发震构造及产生强地面运动的物理机制,本文基于此次地震的震源运动学模型,针对其震源动力学模型开展了研究,尝试反演了动力学破裂过程.首先,由北海道地震运动学模型分析计算了断层面上的剪切应力,确定其破裂过程基本上是遵循滑动弱化摩擦准则,并由此获得初始模型的震源动力学参数,然后通过试错法反演了这次地震的震源动力学破裂过程.研究结果显示,北海道地震动力学破裂为自破裂起始处以走滑为主,先NE后SW,最终向断层面上倾方向传播,并在断层几何的弯折处产生逆冲破裂.在逆冲破裂的位置,滑动速率和滑动量达到最大值,结合运动学和动力学反演结果分析,推断该区域为强运动生成区,在地面产生的高频地震动是该中等、较深震源地震破坏性较强的主因.

    2018年北海道地震摩擦准则动力学破裂谱元法

      原文链接:
    • 万方数据

    2023年2月6日土耳其Mw7.8和Mw7.6两次大地震的地震动特征及模拟

    王宏伟强生银温瑞智任叶飞...
    2990-3003页
    查看更多>>摘要：2023年2月6日土耳其东南部连续发生Mw7.8和Mw7.6大地震,强震动观测台网获取到了大量的强震动观测记录,利用两次地震的强震动记录,对比土耳其地区地震动预测方程,分析了地震动的衰减特征,探讨Mw7.8地震的震源破裂特征对近断层地震动空间分布、速度脉冲的产生及观测台站方位相关的地震动总残差的影响,采用随机有限断层三维地震动模拟方法给出了基于数值模拟记录的仪器地震烈度图,得到以下结论:(1)两次地震中地震动的震源效应明显强于土耳其地区浅地壳地震的平均震源效应,Mw7.8地震对中长周期地震动的震源效应比Mw7.6地震更强烈;(2)两次地震中远场地震动的非弹性衰减明显强于土耳其地区的平均水平;(3)Mw7.8地震中最强烈的地震动主要集中于卡赫拉曼马拉什—安塔基亚的狭长区域内,该区域观测记录普遍具有双向速度脉冲特征,地震动总残差与台站方位角有明显相关性,推断Mw7.8地震沿北东走向的东安纳托利亚断裂向北东向破裂传播,同时沿南南西走向的东安纳托利亚断裂的卡赫拉曼马拉什—安塔基亚段向南南西方向破裂传播;(4)模拟记录能大致反映近断层地震动强度及距离衰减特征,Mw7.8和Mw7.6地震中破裂面附近地震烈度分别达到Ⅸ和Ⅷ度,烈度分布主要受破裂断层和局部场地条件的影响.

    土耳其大地震强震动记录衰减特征震源破裂特征地震动模拟

      原文链接:
    • 万方数据

    基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警试验——以2022年9月5日四川泸定6.8级地震为例

    宋晋东朱景宝李水龙王士成...
    3004-3016页
    查看更多>>摘要：2022年9月5日12时52分四川省甘孜州泸定县发生6.8级地震,造成严重的经济损失和人员伤亡.本文利用此次地震中台站记录到的强震动数据,离线模拟基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警方法.该方法首先构建基于支持向量机的震级预测模型与现地地震动速度峰值(peak ground velocity,PGV)预测模型,而后将每个台站的震级和PGV预测值分别与震级阈值5.7和PGV阈值9.12 cm·s-1做比较,进而得到现地警报级别(0,1,2,3),并用于判断台站附近是否发生潜在破坏.其中,警报级别3为预测震级和预测PGV都超过了阈值,表明在该台站附近有潜在地震破坏且震级偏大.此次地震的离线模拟结果表明:使用P波到达后3 s时间窗,基于支持向量机震级预测模型的单台震级估计标准差为0.35、平均绝对误差为0.27;基于支持向量机PGV预测模型的现地PGV预测标准差为0.34、平均绝对误差为0.32;震级估计误差和PGV预测误差主要分布在±2倍标准差范围内.在不考虑数据打包与传输延时的条件下,地震烈度Ⅶ度区域内的触发台站在震后8 s几乎都发布了警报级别3.在此次地震的震后初期,基于机器学习预测模型的现地警报级别地震预警方法可以得到可靠的警报预测结果,并为中国地震预警系统升级提供了潜在参考.

    现地地震预警机器学习震级预测PGV预测泸定地震

      原文链接:
    • 万方数据
    • 维普