以2022年泸定MW6.7地震为例,通过计算两个连续GNSS测站间的相对位移提升震后变形信号的信噪比,并在此基础上采用分层介质模型模拟此次地震造成的粘弹性松弛效应。结果表明,当下地壳稳态粘滞系数在1019 Pa ·s量级时可以较好地解释震后变形,该结果与前人得到的青藏高原下地壳粘滞系数较为接近,略大于根据2008年汶川地震震后变形得到的川西高原下地壳稳态粘滞系数。
利用SBAS-InSAR技术提取喜马拉雅东构造结高精度地壳形变速率场,提出一种利用外部GACOS大气数据并基于干涉相位来抑制与地形相关的大气垂直分层延迟相位的方法,发展了一种顾及块体运动的残余轨道趋势相位校正方法。采用弹性回跳理论和负位错模型反演东构造结断层闭锁深度及蠕滑速率。InSAR形变结果表明,东构造结LOS向形变速率为-10~15 mm/a。东久-米林断裂西南段两侧存在明显差异性运动,沿断层走向的差异性运动逐渐减弱并趋于稳定;嘉黎断裂跨断层构造活动不强烈。断层运动模型反演结果表明,东久-米林断裂西南段闭锁程度较小,闭锁深度以下的蠕滑速率为7~16 mm/a,靠近东构造结顶端,断层闭锁程度逐渐增大,蠕滑速率逐渐减小至2 mm/a;嘉黎断裂闭锁深度为4~25 km,蠕滑速率为1~4 mm/a,整条断裂均处于深度闭锁状态。
为探究InSAR技术在CO2地质封存安全监测中的适用性,采用2003-10~2010-09共43景Envisat影像,基于StaMPS-InSAR技术和SBAS-InSAR技术获取In Salah CCS项目实施过程中CO2注入井周围区域的形变速率场,并进一步使用大地测量贝叶斯方法反演KB-501注入井地下CO2储层参数。结果表明:1)随着CO2的注入,3口注入井周围区域均出现2~4 mm/a的变形,且监测时段内最大累积形变量达32 mm;2)通过地表位移时间序列与CO2注入数据的联合分析,发现CO2注入速率会显著影响地表隆起速率;3)基于水平Sill模型,使用贝叶斯方法反演得到KB-501注入井地下CO2储层深度的最佳拟合值为1 897 m,水平边缘走向角为37°,位错平面张量为0.04 m,表明水平Sill模型和贝叶斯方法在CO2地质封存相关的地球物理过程分析中具有适用性。
采用断层气氡地球化学探测技术,结合物探、探槽、地质勘察、联合钻孔等资料,对河源断裂隐伏段进行综合研究。结果表明:1)土壤气氡测量揭示覆盖层下方断裂对应的地面投影位置均有明显的氡气主峰值异常;2)根据断层气氡脉冲值曲线形态确定的河源断裂倾向与联合钻孔和物探的分析结果一致,断裂产状为N30°~56°E/SE∠45°~55°;3)河源隐伏断裂的相对活动性在土壤气氡测量方法中得到显著识别,河源断裂北段(双塘-三叉水)的活动性强于河源断裂南段(陂脚村-双塘)。
利用浅层人工地震勘探技术对临汾盆地汾东断裂进行探测,获得2条高分辨率地震勘探剖面,分析汾东断裂甘亭段浅部地层和断裂基本特征。结果表明,甘亭段浅部地层均呈现西倾形态,整体西厚东薄;汾东断裂甘亭段走向北东,倾向北西,视倾角67°~72°,断层落差26~182 m,可辨别的最浅上断点埋深85 m,为第四纪活动断裂。对比研究汾东断裂北部甘亭段、南部临汾段剖面特征,认为甘亭段新生代活动强度高于临汾段,汾东断裂活动强度由北向南逐渐降低。
利用跨江西省、广东省、福建省布设的225个短周期密集台阵观测时长为58 d的远震波形数据,采用P波接收函数H-κ扫描叠加和共转换点(CCP)叠加两种方法,对研究区下方地壳厚度、泊松比分布和接收函数成像进行研究。结果表明:1)研究区地壳厚度和泊松比具有明显的分块性,并与断裂分布有关,地壳厚度变化总体上表现为由西北向东南由薄变厚再逐渐减薄的趋势,变化范围为27.1~33.9 km,平均地壳厚度为29.9 km,且地壳厚度变化与地表起伏符合地壳均衡理论。2)研究区泊松比变化范围为0.21~0.33,平均泊松比为0.26,整条测线泊松比大于0.25的部分占比70.83%,属于高泊松比区域,原因可能为研究区多发育断裂破碎带,俯冲板块物质的深部熔融导致地幔物质沿断裂部分上涌,使得地壳中石英含量减少。3)研究区在距地表 10~15 km范围内存在一个较为连续的负极性界面,结合前人研究,将其解释为华夏地块东部广泛存在的低速层顶部界面,在距地表 15~20 km范围内存在地壳低速体,发育位置偏向内陆方向。
以京津冀地区为研究区,使用ERA5再分析资料计算的分层PWV替代整层PWV,结合FFT-ConvLSTM模型综合考虑时空相关性预测PM2.5浓度。该模型能有效捕捉大气污染物和气象要素的时空变化规律,通过FFT技术提取最佳公共变化周期及分区域建模来削弱时空异质性影响,实现对未来24 h的PM2.5浓度高精度预测。结果表明,在研究区的平原、山地和高原部分,1~4层ERA5 PWV参与预测的效果最好,相比整层ERA5 PWV参与预测,RMSE分别降低2.862 μg/m3、5.384 μg/m3和2.283 μg/m3。
基于2021~2022年苏州市GNSS站大气可降水量(PWV)、气温、气压和风速等气象要素及其邻近环境监测站的空气质量资料,分析不同季节和降水条件下各GNSS气象要素与PM2.5的相关性及其时序变化特征。结果表明,GNSS气象因素与PM2.5时序变化均呈现季节性特征,PWV、ZTD、气温、风速与PM2.5呈负相关,相关系数分别为-0.389、-0.389、-0.289和-0.318,气压、相对湿度与PM2.5呈正相关,相关系数分别为0.250和0.017,可见PWV、ZTD、气温、气压和风速等是影响PM2.5的主要因素;雾霾发生时,PWV和相对湿度较高,导致PM2.5汇聚,使PWV和相对湿度与PM2.5的正相关系数分别增大29.14%和96.99%;降雨可大幅降低PM2.5浓度,相对湿度与PM2.5的相关系数增大90.39%;小波分解重构后的GNSS气象要素与PM2.5的相关性有显著提高,能更清晰地反映出GNSS气象要素与PM2.5的整体变化趋势。
为评估GPS Ⅲ星载原子钟的长期性能,对其数据特性和时频特性进行分析。结果表明,GPS Ⅲ星载钟存在相对固定的频率漂移,均值为(4.7±0.1)×10-14/d;拟合噪声整体保持长期稳定,均值为(2.0±0.007)×10-10 s,但存在约200 d的波动周期;频率准确度在运行前期波动较大,但之后进入相对稳定状态,均值为(7.3±0.5)×10-12;千秒稳、万秒稳和天稳的均值分别为(2.5±0.02)×10-14、(5.9±0.04)×10-15和(4.2±0.04)×10-15;卫星钟差存在近似于卫星轨道周期1倍、2倍或1/2倍的显著周期项;GPS Ⅲ星载钟性能较GPS ⅡF整体有改进和提升,但除准确度指标之外的整体性能稍逊于BDS-3和Galileo。
针对滑坡等复杂环境下GNSS观测数据受高遮挡、多路径等因素影响,易使模糊度固定成功率降低进而导致定位可靠性变差的问题,提出一种基于IGGⅢ抗差估计的GNSS部分模糊度固定改进算法。通过引入抗差估计算法,削弱粗差对参数估计的影响,提升浮点模糊度精度;此外,为避免残余误差对后续整周模糊度解算产生影响,采用基于条件方差矩阵法的部分模糊度固定改进策略,进一步提升模糊度固定成功率。实验结果表明,相比于全模糊度固定方法,该算法可显著提高模糊度固定率,3个测站分别提升5.9%、52.7%、48.0%;同时,相比于传统的卡尔曼滤波算法,改进的抗差估计算法可明显改善模糊度固定错误的情况,极大提升GNSS定位精度,水平方向RMS优于1 cm,高程方向RMS优于2 cm。
大气阻力难以精确建模,是低轨卫星精密定轨与轨道预测最大的动力学误差源。定轨处理时考虑利用时变的大气阻力系数(CD)来吸收大气阻力模型误差,从而获得较好的轨道拟合结果。然而由于缺少精确的建模方法来反映CD参数的时变特征,导致轨道预报误差逐渐发散。针对该问题,提出基于Bi-LSTM神经网络预测CD参数的轨道预报方法。首先通过动力学定轨方法解算GRACE-C卫星(GRCC)和Sentinel-3A卫星(SN3A)长期的CD参数序列,然后采用Bi-LSTM神经网络方法进行CD参数预测。结果显示,GRCC和SN3A卫星CD预测值的MAE均值分别为0.030 2和0.077 4,RMSE均值分别为0.041 6和0.101 8。将CD参数预测结果运用到两颗卫星4组轨道预报实验中,结果表明,GRCC卫星预报7 d的最高平均精度为12.28 m,平均精度提升率均在90%以上;SN3A卫星最高平均精度为16.00 m,平均精度提升率最高可达74.82%。
天极偏差是观测天球中间极与岁差-章动模型之间的差异,主要包含自由核章动和受迫章动两部分。本文利用欧洲中期天气预报中心发布的第五代大气再分析资料计算的1 h采样的大气角动量函数,与国际地球自转服务中心提供的3 h和6 h采样的大气角动量函数进行对比研究,分析不同采样率的高频大气角动量变化对天极偏差的激发影响。结果表明,不同采样率的大气角动量变化对受迫章动和自由核章动的激发总体趋势一致,但在部分谐波频段及细节上存在明显差异;基于1 h采样的大气角动量函数能够更加有效地分离与受迫章动项对应的周日频段谐波分量,在自由核章动激发中也体现出一定的优势,表明更高采样率的大气数据在高频地球自转变化研究中具有重要作用。
基于VMD技术,结合地电阻率观测数据固有的数字信号特征,通过分析VMD分解后每层IMF分量的中心频率,研究能够提取地电阻率长趋势变化和年周期变化的VMD算法。结果表明,通过判断VMD分解后第2层IMF分量为年变化的方法,可以给出合理的分解层数K;自适应VMD分解有利于震前地电阻率异常识别,尤其是在地电阻率长趋势变化转折时间的确定以及破年变变化的识别方面。
基于不同机构(SIO、JAM和EN4)发布的多套Argo数据集,分析盐度漂移的时空变化特征。结果表明,2016年以后,3家机构发布的盐度数据集都存在明显的系统性漂移,且不同深度层的盐度漂移幅度差异较大。为此,基于赤池信息量准则(Akaike information criterion,AIC)提出面向特定深度层盐度漂移的多项式修正方法。该方法能有效修正0~2 000 m深度范围内Argo数据集的盐度偏差,使得2005~2021年的GMSL预算平衡偏差减少约43%。盐度漂移具有复杂的空间关联性,全球盐容海平面变化趋势存在显著的空间分布差异,北大西洋区域最为显著,修正后其空间分布趋于一致。
通过对喀什河断裂带上、下盘的伊宁2井和伊宁1井进行水温梯度测量和水样水化学分析,结合区域地质资料和井孔柱状图,分析两口观测井的水温梯度变化特征及影响因素。结果表明,伊宁1井水温变化以地温控制为主,伊宁2井水温受补给水源水温和地温的综合影响;伊宁1井地下水的水岩反应程度和循环深度均高于伊宁2井,不同水岩反应程度和循环深度的补给水源会在一定程度上影响观测井的水温梯度变化。地层裂隙发育程度和含水层分布情况是导致水温梯度表现出复杂变化特征的主要因素,伊宁2井所处区域岩体相对破碎,裂隙发育,水温梯度波动大;伊宁1井所处区域岩体相对完整,水温梯度相对稳定。
选取内蒙古地区5套VP型垂直摆倾斜仪2020-03~2021-02秒采样连续观测数据,计算加速度功率谱密度(PSD),对比分析不同台站、不同频率下VP型垂直摆背景噪声的时空变化特征。结果表明,VP型垂直摆背景噪声水平基本符合全球地震背景噪声模型频率特性;次微震频段背景噪声水平秋冬强、夏季最弱,季节性变化显著,未呈现出明显的空间分布特征;主微震频段背景噪声水平秋冬略大于春夏,春夏噪声水平相当,存在一定的季节性变化,不同台站背景噪声水平差异明显;在长周期频段,通常情况下四季噪声水平相近,无明显的季节性变化规律。若仪器受自然环境干扰,背景噪声水平也呈现秋冬高于春夏的季节性变化特征。此外,良好的洞体条件可有效降低长周期频段的背景噪声水平。
选取宁夏台网2022-01-01~12-31期间14个测震台站和2023-01-01~03-31期间23个新建基准站记录的三分向连续波形资料,计算台站噪声加速度功率谱密度及相应的概率密度函数分布,对不同频段、不同区域台站的噪声水平特征进行分析。结果表明,在大于1 Hz频段,地震计采用山洞安装方式的台站噪声水平昼夜变化均值比其他台站低2 dB左右。在大于3 Hz频段,台站噪声水平存在明显的昼夜变化,与人类活动规律相吻合;宁夏南部和盐池区域台站的噪声水平昼夜变化均值分别为6 dB和4 dB,宁夏北部和中部区域台站的噪声水平昼夜变化均值为7 dB。宁夏南部区域台站在各频段的噪声水平均值都低于其他地区。在0.1~0.3 Hz、0.3~1 Hz、1~10 Hz和10~35 Hz频段,宁夏南部区域台站的噪声水平均值比北部区域分别低3 dB、5 dB、8 dB和3 dB;在0.1~0.3 Hz、0.3~1 Hz和1~3 Hz频段,宁夏中部区域台站的噪声水平均值比北部区域分别低3 dB、4 dB和3 dB;在3~10 Hz和10~35 Hz频段,宁夏北部区域台站的噪声水平比中部区域分别低2 dB和4 dB;在0.1~0.3 Hz和0.3~35 Hz频段,盐池区域台站的噪声水平均值与北部和中部区域相近。
分别运用Baker公式、Kinney公式、Broad公式计算甘肃刘家峡气枪主动源一次常规实验激发所释放的能量,并利用能量与震级之间的经验公式,估算一次常规实验产生地震的震级。通过分析刘家峡主动源实验场附近固定数字测震台站记录的单次激发数据发现,气枪激发时所释放的能量并未完全转换为地震波,如气枪主气室在爆破瞬间并非完全绝热,有部分能量随着热量传递而散失,故通过能量守恒方法计算的震级略大。实验结论与Kinney公式计算结果的一致性较好,符合实验实际工况条件。