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期刊信息/Journal information
地球物理学进展
地球物理学进展

刘光鼎

双月刊

1004-2903

prog@mail.igcas.ac.cn；geophys@163.com

010-82998113，010-62369620

100029

北京市9825信箱（朝阳区北土城西路19号中科院地质与地球物理研究所）质与地球物理研究所办公楼113号）

地球物理学进展/Journal Progress in GeophysicsCSCD北大核心CSTPCD
查看更多>>本刊是中国科学院主管，中国科学院地质与地球物理研究所和中国地球物理学会共同主办的地球物理学及相关领域的综合性学术刊物，国内外公开发行。主要报道国内外地球物理学研究的最新进展和成果，探讨地球物理学的发展战略，评价地球物理学科的现状和发展趋势。刊登有创新性或意义重大的研究论文、专论、综述、快报和其他文章。本刊为《中文核心期刊要目总览》2004版之地球物理类核心期刊，中国科技论文统计与引文分析数据库(CSTPC)核心期刊，中国科学引文数据库（CSCD)核心期刊。本刊影响因子和总被引频次等指标均居同类期刊前列。本刊内容新颖，信息量大，是迅速、准确反映我国地球物理学科整体发展水平的代表性刊物之一。面向从事地球物理、高空及大气科学等研究领域及油气勘探、固体矿产资源探查、环保、工程、国防等部门的广大读者和大专院校师生，是从事地球物理和相邻学科研究的案头必备刊物之一。投稿可进入本刊 登记注册后按指定路径投稿。
正式出版
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    高度60～110 km大气风场特征的实测和模式对比分析

    程胡华高超李新东赵亮...
    1711-1722页
    查看更多>>摘要：HWM07模式能够提供任意时间、地点、高度的中高层大气风场资料,弥补了观探测资料时空分辨率低的不足,已成为航天飞行器前期设计过程中的重要参考资料,需对该模式风场精度特征进行研究.基于2014年1月(冬季)、7月(夏季)中频雷达和HWM07模式的经向风和纬向风,通过采用常用数理统计和Lomb-Scargle周期图方法,对两种资料的纬向风和经向风在冬季、夏季变化及差异特征进行了初步研究,结果表明:在高度60-110 km,(1)在冬季和夏季,中频雷达与HWM07模式的平均经向风、平均纬向风特征基本一致,但冬季与夏季之间的平均风场特征相反;(2)对于经向风和纬向风,冬季HWM07模式与中频雷达之间的偏差、绝对差、相关系数随高度变化特征均与夏季存在较大差异;(3)HWM07模式与中频雷达纬向风、经向风在高度86～92 km中显著含有的波周期及功率谱值均存在明显差异,对纬向风及经向风变化特征起主要作用的大气波动也存在差异,且与高度、季节有关.因此,在应用HWM07模式风场资料时,需注意其与真实风场之间风速大小、及显著含有波谱的差异特征,与季节、高度有关.

    高度60～110kmHWM07模式中频雷达风场Lomb-Scargle周期图

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    基于FY-3D/MWRI的海上大气可降水反演研究

    徐超凡官元红鲍艳松陆其峰...
    1723-1733页
    查看更多>>摘要：水汽是大气中重要的组成部分,实现大气中水汽含量的高精度反演对气象研究有着重要意义.本文利用FY-3D卫星微波成像仪(FY-3D/MWRI)在2019-2022年间每年7月份的亮温资料,根据随机森林算法,以太平洋区域ERA5水汽数据为参考,分别建立海上晴空大气可降水的六通道、八通道随机森林反演模型(RF6、RF8).试验结果表明,相较于经验回归反演模型,随机森林反演模型精度有明显提高,其中RF6模型精度提高了约22％,RF8模型精度提高了约28％.进一步,将基于太平洋区域数据训练生成的RF6、RF8反演模型应用于北大西洋与南印度洋的大气可降水反演,也得到了较好的结果.因此,海上晴空大气可降水的随机森林反演模型具有较好的稳定性和普适性,且RF8模型优于RF6模型,RF6模型优于经验回归模型.

    微波成像仪大气可降水量反演随机森林模型经验回归模型

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    GRACE和GRACE-FO缺失数据重建研究进展

    郝卫峰杨伊迪刘培冲高晟俊...
    1734-1748页
    查看更多>>摘要：GRACE和GRACE-FO重力卫星为获取地球重力场的长期时变特征提供了宝贵的观测数据.然而,由于卫星电池问题、载荷校准误差以及GRACE与GRACE-FO任务间较长的时间间隔导致GRACE和GRACE-FO观测的时变重力序列出现了缺失或间断,从而影响了结果的连续性及完整性.本文在介绍GRACE和GRACE-FO任务、数据产品及数据缺失情况的基础上,将GRACE/GRACE-FO缺失数据重建方法分为两大类,即基于数理统计方法的数据重建和基于辅助信息的数据重建.评述了以上两类重建方法的现状及其进展,比较了各方法的优缺点、应用领域及局限性.以长江流域为例,对GRACE反演的陆地水储量时间序列重建方法进行了分析和预测,结果显示基于经验模态分解的长短时记忆法重建效果最好.综上,虽然基于数理统计方法的GRACE/GRACE-FO缺失数据重建较为简单方便,但利用深度学习并结合各种辅助数据的缺失数据重建结果质量更高.本文对后续GRACE/GRACE-FO数据缺失数据填补方法选择提供了借鉴,并为时变卫星重力后续应用与研究提供了有益的参考.

    GRACEGRACE-FO空缺数据数据重建研究进展

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    黔中城市生态功能区生态环境质量动态评估及其驱动因素分析

    李文艳兰安军范泽孟王丹...
    1749-1762页
    查看更多>>摘要：黔中城市生态功能区作为西南典型喀斯特城市建设的核心区和增长极,针对如何全面厘清和评估该区域生态环境质量时空动态趋势的科学问题,该论文基于GEE云平台,在运用遥感生态指数和像元二分模型对黔中城市生态功能区的生态环境质量、植被覆盖度进行时空信息提取的基础上,综合集成Moran's I指数与地理探测器,定量识别和判定分析生态质量变化的关键因素和驱动机理.研究结果表明,黔中城市生态功能区的生态质量在2001-2020年间整体呈正向变化趋势,遥感生态指数由0.742上升至0.796,植被覆盖度由0.588上升至0.758,两者空间分布及演变趋向基本相同,相关性高达0.893;其中生态环境质量改善区域主要集中在福泉市、乌当区、黔西市、开阳县等区域,其生态质量均值分别提升9.34％、7.48％、7.32％、6.46％,而花溪区、观山湖区、白云区、平坝区等城市的生态环境质量则呈下降趋势,分别下降4.62％、2.77％、2.54％、2.15％.生态环境质量的驱动因素判定显示,以植被覆盖度为主的自然因素、土地利用和人口密度为主的人为因素是影响黔中城市生态功能区生态环境质量的主导性因素,该研究可为贵州省提升城市生态文明建设和加速社会经济可持续发展提供辅助决策依据.

    GoogleEarthEngine遥感生态指数植被覆盖度黔中城市生态功能区

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    地热井倾斜度对热采效率影响的三维数值分析

    高俊义
    1763-1770页
    查看更多>>摘要：由于地热开采场地地质条件的复杂性,钻井过程中可能出现倾斜井.地热井倾斜度对热采效率影响的相关研究非常少见.为研究地热井倾斜度对热采效率的影响,基于地热井概念模型,应用离散元程序分析不同地热井倾斜度下岩体温度场、地热井温度场与地热井出口水温的演变特征.结果表明:(1)随着地热井倾斜度增大,地热井长度逐渐缩短,模型最低温度上升幅度逐渐减小,岩体和地热井的热流密度变小,岩体和地热井的导热速率变慢.(2)模型达到稳态所需要的时间随地热井倾斜度增大而缩短,地热井出口水温随地热井倾斜度增大而升高.研究结果可为实际热采工程中地热井倾斜度对热采效率的影响提供一定的指导.

    地热井倾斜度热采效率数值分析

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    贝叶斯反演:震源参数反演研究的重要方法与挑战

    王者刘云华
    1771-1787页
    查看更多>>摘要：地球物理反演在地震研究和预测中扮演着至关重要的角色.本文旨在概括传统反演方法的局限性,并专注介绍了一种以贝叶斯理论为基础的不确定性反演方法.贝叶斯反演通过不同类型的先验分布和似然函数计算后验分布,特别关注传统的马尔科夫链蒙特卡罗法(Markov Chain Monte Carlo,MCMC)和变分推断方法,以提高反演结果的可靠性.本文详细介绍了贝叶斯反演的关键技术,着重探讨正则化方法(如拉普拉斯正则化和冯卡门正则化),它们限制了地震反演的参数空间,并通过案例研究验证了其有效性.同时,对采样方法(如Metropolis-Hastings算法和Gibbs采样)进行了阐述,这些方法能够对参数空间进行抽样,并近似计算后验分布.尤其详述了 Metropolis-Hastings算法在地震反演中的应用.在讨论中强调了模型参数选择的重要性,例如与断层几何形态选择相关的不确定性对反演结果的影响,并介绍了一种将断层几何形态的不确定性纳入反问题的方法.进一步探讨了在构建有限断层源模型时所面临的挑战,并提供了一个使用贝叶斯方法评估不同滑动模型集群可信度的案例研究.最后,文章总结了贝叶斯方法的局限性,并提出了未来研究的方向.在地球物理反演领域,贝叶斯方法的应用为解决传统方法的局限性提供了新的思路和可能性.

    贝叶斯方法地球物理反演正则化方法采样方法模型参数模型评价

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    一种基于Delaunay三角剖分的天然地震波初至实时拾取算法

    杨敬松廖府李智涛卢泽葳...
    1788-1799页
    查看更多>>摘要：地震波初至拾取是地震预警、地震定位等地震资料处理工作的重要基础,其实时性和准确性直接影响地震资料处理工作的效率.实际应用中,地震波初至拾取受日益增多的噪声干扰较大,传统地震波初至拾取算法很难兼顾实时性、准确性.针对上述问题,本文提出一种基于Delaunay三角(简称为D三角)剖分的天然地震波初至实时拾取算法.首先,本文对STA/LTA-AIC(Short-Term Average/Long-Term Average-Akaike Information Criterion)算法特征函数进行参数分析,引用包含平方项和差分项的特征函数,增强算法的实时性;其次,通过改进时窗位置并加入取消时窗的方式,增加算法抗短时强噪声干扰的能力;最后,考虑到地震波在两台站间的最快传播速度,由台间距和地震波最大走时设置走时残差阈值,并依据D三角关系,提出D三角触发判别准则剔除部分干扰噪声.川渝地区现场数据验证表明,本文改进的STA/LTA-AIC算法提高了单台拾取地震波初至的抗短时强噪声能力,基于D三角剖分的天然地震波初至拾取算法能排除各台站误拾取信号,实时、准确、可靠拾取出实际地震波初至时刻.

    地震波初至拾取Delaunay三角剖分STA/LTA-AIC算法特征函数时窗

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    联合反演面波频散和H/V获取地壳上地幔的横波速度及径向各向异性研究

    胥鸿睿程天健漆乔木付锦昌...
    1800-1809页
    查看更多>>摘要：横波速度的径向各向异性反映了物质的变形和主导应力的方向.目前,勒夫面波和瑞雷面波的相、群速度频散特征已经被广泛用于确定地壳上地幔的横波速度及径向各向异性.但仅反演相对长周期(譬如,＞5 s)的面波频散难以约束地壳浅部尤其是沉积层的横波速度及径向各向异性.此外,面波频散反演中不准确的浅部结构亦会导致更深部的反演结果的偏差.相较于面波频散,相同周期的瑞雷面波质点运动的水平-垂直振幅比(H/V)对横波速度的敏感深度明显更浅.在面波相、群速度与H/V具有相似的空间分辨率的前提下,本文提出联合反演勒夫面波和瑞雷面波频散与H/V获取地壳上地幔的横波速度及径向各向异性的方法.基于渤海湾盆地西缘的实际案例和理论模型测试的结果表明,引入H/V进行联合反演可以显著改善地壳尤其是沉积层的横波速度及径向各向异性的反演结果.本文所提出方法有助于地壳变形和相关构造应力状态的深入研究.

    面波频散H/V联合反演横波速度径向各向异性地壳上地幔

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    主被动源地震勘探在金属矿勘查中的应用

    闫浩飞刘国峰
    1810-1823页
    查看更多>>摘要：地震勘探具有勘探深度深、分辨率高的优势,是深部矿产资源勘探不可或缺的技术力量,充分认识金属矿地震勘探的特点是保障金属矿地震勘探成功实施的关键.本文从主动源和被动源地震两个方面介绍了在金属矿地震勘探方面的进展和展望.主动源方面,介绍了反射地震目前在采集、处理和解释方面的进展,并对直接开展主动源地震金属矿勘探存在的问题进行了正演模拟,同时采用闽西南推覆控矿区域的地震勘探示例,说明了针对性技术在金属矿地震勘探实践中的作用.被动源地震具有绿色、便捷、低成本的特征,本文以被动源面波和体波成像的为例,介绍了被动源地震勘探的基础理论,并以大桥金矿勘探为例,展示了其在金属矿探测中的有效性和应用前景.主动源地震和被动源地震未来在深部矿产勘探领域的作用将随着勘探成本的降低而越来越重要.

    金属矿地震勘探主动源被动源反射波横波速度

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    基于迭代数据增强的自监督叠前地震随机噪声压制方法

    石战战黄果陈庆利庞溯...
    1824-1837页
    查看更多>>摘要：构造含噪声-纯净训练样本集是制约深度学习去噪的主要瓶颈之一.提出一种基于迭代数据增强的自监督叠前地震随机噪声压制方法,仅利用含噪声样本训练深度神经网络.该方法首先利用多元回归算法估计共偏移距道集随机噪声,再与含噪声样本叠加构造强噪声样本.以skip网络为模型,每次迭代分为2步:(1)以强噪声样本为输入,由上一次迭代优化模型预测弱噪声样本;(2)构造新的强噪声-弱噪声样本集,以监督学习策略优化网络模型.算法的优势为:(1)利用共偏移距道集平缓同相轴特征,能有效估计与实际噪声近似同分布的噪声样本;(2)随着迭代次数增加,弱噪声样本更加接近实际纯净样本,去噪结果接近监督学习;(3)迭代数据增强策略实现了数据增广,增加样本数量,避免过拟合.模拟和实际地震数据试算结果表明,所提算法具有较好的应用效果.

    迭代数据增强自监督学习随机噪声压制共偏移距道集

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