基于三维地球模型的中国大陆重力潮汐因子研究

潮汐现象是地球对日、月等星体引力的响应,重力潮汐因子对于揭示地球内部结构具有重要作用.中国地震局、中国科学院等自20世纪80年代开始布设首批重力仪,用于研究中国大陆固体潮空间分布特征,到目前为止已建成超过50个台站的重力观测网络.本研究利用该网络的重力潮汐因子观测结果,结合考虑了横向非均匀效应的潮汐理论和三维地球模型,构建了中国大陆及周边地区的重力M_(2)、O_(1)因子分布模型.基于微扰理论,本研究发现P波速度扰动、S波速度扰动、密度扰动及综合效应对重力M_(2)因子影响的幅值范围分别为-0.12%至0.14%、-0.19%至0.17%、-0.08%至0.06%和-0.09%至0.11%(对O1因子的影响为-0.13%至0.28%、-0.27%至0.15%、-0.12%至0.10%和-0.15%至0.05%),影响最显著的区域为喜马拉雅造山带(负值)和华夏古陆东南缘(正值),体现了这些地区的特殊构造.本研究利用最小二乘配置方法对重力潮汐因子的理论值与实测值进行了融合,发现中国大陆及周边地区的重力M_(2)因子幅值范围为1.130至1.175,总体呈现周围低、中心高的特征.重力O1因子幅值范围为1.145至1.195,总体呈现从西北向东南逐渐升高的特征.以上结果可为中国大陆及周边地区重力潮汐因子、地球模型等相关研究提供参考.

SNRVEI地球模型连续分布的简正模及其意义

基于Peltier等建立的粘弹地球表面负荷形变理论，运用简正模分析法，实现了SNRVEI粘弹地球模型表面负荷勒夫数从拉氏域至时间域的变换．数值结果印证了韩大仲关于真实地球存在“连续分布的简正模”的结论，同时还表明在保证较高计算精度前提下，为便于计算，将地球核慢边界以上部分划分成较少个物性均匀层是可行的．本文的方法和结果经过数值检验，可用于冰后相对海平面变化、地球自转非潮汐加速度变化等地表负荷均衡动态响应观测量的研究．

SNREI地球模型负荷勒夫数数值计算的新进展

基于Ｌｏｎｇｍａｎ和Ｆａｒｒｅｌｌ的表面负荷形变理论，深入研究计算ＳＮＲＥＩ弹性地球模型表面负荷勒夫数的数值计算方法，取得新的进展：采用了一种新的代换方法─ｒ￣ｎ因子法，比传统的无量纲化法简单易行，且能达到很高的计算精度；确立了检验表面边界条件、微分方程积分线性性和计算结果的收敛性，用于评价数值计算结果精度的有效准则；给出了ＰＲＥＭ地球模型的一组高精度计算结果．

由PREM地球模型计算的洛夫数

本文选取迄今为止最完善的地球模型ＰＲＥＭ，利用它所定义的地球内部基本间断面及所给物质密度和弹性等参数分布，通过求解弹性地幔运动方程，得到形变位移矢量，由此计算出二阶洛夫数。本文的理论值与观测结果符合良好。

地球模型可视化及空间分析的研究

在评述3维地形可视化发展情况的基础上,着重探讨地球模型可视化的关键技术;论述对地球模型进行交互操作和空间分析的方法;开发出运行于网络环境下的地球动态模拟应用系统。

反演横向均匀地球模型中的λ、μ、γ

该文从二维平面应变情形对应的带阻尼项的一阶矢量弹性波方程出发，将反演λ、μ、γ的问题转化成一个带自由边界的偏微分方程组的混合型定解反问题，然后证明定解反问题是适定的。从而知道，利用地表面一条线上测得的，由该线上某一点同时发射沿线水平方向和垂直于地表方向上的脉冲横波与脉冲纵波，其激发产生的沿线水平方向和垂直于地表方向上的振动速度响应信息，就可以反演出Ｌａｍｅ系数λ、μ和损耗因子γ。

基于WGS-84地球模型的三站时差定位

时差定位根据目标到达多个站之间的时间差进行定位。三站对地面目标的定位属于三站定位问题。借助四站时差定位原理,提出先用四站时差Chan算法求解定位初值,然后用牛顿迭代法求解精确解的算法。时差定位方程加入地球方程才能构成完整的方程组,但非线性方程组的求解是一个复杂的过程。仿真试验发现,粗解精解联合求解算法以比较良好的效果解决了三站三维定位问题。

用Maxwell方程组反演层状地球模型中的ε,σ

对最简单的层状地球模型已有许多反演弹性介质参数的方法,也有不少反演单个电磁介质参数(波速,波数等)的方法,但是在反演电磁介质参数时,均不考虑能量损耗的影响,在某些情形,这与地球模型相差甚远。本文从时空域上的Maxwell方程组出发,在μ恒为真空中磁导率μ_0的假设下,提出一种同时反演决定波速和能量损耗系数的两个参数ε,σ的方法,并从理论上证明此法可行。

球状径向不均匀弹性地球模型的固体潮应力

利用Alterman提出的方法 ,导出了计算该地球模型内部固体潮应力的方法 ,作为计算实例 。

基于谱-有限元法的SNERI地球模型固体潮形变计算

基于谱-有限元法计算一个球型、非自转、完全弹性、各向同性(SNERI)的地球固体潮形变,其中地球固体部分潮汐形变的弱解用哈密顿变分原理给出,液核部分的弱解采用静态中性分层的流体近似。计算过程中把SNERI地球进行等间距球层剖分,球面上对解函数和试探函数采用球谐展开,径向上采用线性插值。比较数值计算结果与同质地球模型的解析解结果得出,1km径向等距剖分即可获得10-8精度量级的低阶Love数。基于PREM地球模型的计算结果表明,谱-有限元法计算的固体潮2~3阶Love数与Runge-Kutta法的计算值差异在10-4量级;与武汉台超导重力仪8个主潮波的实测重力潮汐因子相比,本方法计算的理论重力潮汐因子相差平均约0.15%。研究结果说明,谱-有限元法具有较好的收敛性与较高的计算精度,比传统Runge-Kutta法更适用于高精度地计算复杂地球模型的固体潮形变。

简单地球模型的研究进展

以简单概念性气候模式(SCMs)和中等复杂程度的地球系统模式(EMICs)为对象,介绍了简单地球模型的研究进展。在简单地球模型中,简单概念性气候模式已经成为了解气候理论和气候变化规律的有效工具;中等复杂程度的地球系统模式涵盖了地球系统的大多数组成部分,对各部分之间的反馈和过程描述比较详细,同时计算要求比较低,使其应用几乎覆盖了简单概念性气候模式以及耦合气候系统模式的所有研究领域。EMICs必定会有更大的发展,从而在地球气候模拟中起到更加重要的作用。

均匀弹性地球模型内部固体潮应力场的数值计算

地球内部各个质点在月亮和太阳的起潮力作用下产生的位移矢量不同 ,在地球内部形成固体潮应变场和应力场。在研究固体潮与地震的关系时 ,需要知道固体潮应力场的时空分布。球状弹性均匀地球模型是地球的一级近似 ,本文给出计算该地球模型固体潮应力场的计算方法。

基于三维地球模型和地震层析成像区域地震走时校正方法研究

准确的区域地震走时表对于降低国际监测系统的全球地震监测阈值有着非常重要的作用。论文介绍了一种基于三维地球模型和地震层析成像的区域地震走时校正(RSTT)方法,该方法大大减少了区域地震波走时预测误差,从而可提高地震事件的定位精度。探讨了RSTT的原理、方法以及应用现状,并提出了扩展RSTT模型到新地区的方法。

三维地球模型数据库及可视化系统

三维地球模型数据库及可视化系统是一套运用数据库及数据可视化技术实现地球物理数据管理和数据成图的应用软件。它成功地采用了 Delphi,IDL,Surfer和 Microsoft Access等多种开发工具 ,并将它们无缝集成在一起 ,最大限度地利用各种开发工具的特长 ,包括跨越不同开发平台的软件代码重用 ,从而提高了应用软件的开发效率和水平。通过 Surfer提供的COM对象来实现二维可视化 ,达到了程序控制自动绘图和批量绘图的目的 ,并利用 IDL开发平台为用户提供了一个真实的三维地球模型操作环境。

反演地球模型中的介质参数

本文回顾了地球物理反演发展的概况，介绍了作者近几年来在这方面取得的主要成果，指出了进一步研究的方向。

用弹性波方程反演层状地球模型中的ρ,λ,μ

本文先从平面应变情形的弹性波方程出发将反演σ,λ,μ的问题转化分解成三个独立反演K(?),k(?),ρ的一维弹性波方程反问题,然后证明定解反问题局部解的存在性,唯一性,稳定性和延拓性质;同时得到解在最大存在区间端点的性态。

层状不均匀介质的一维地球模型物性参数反演

本文建立了层状不均匀非吸收介质的反问题模型，与已有的模型相比，它更切合实际．讨论了这种模型下介质的物性参数和几何参数的反演问题，它包括特性阻抗Ｋ（ｘ），间断状态参数ｃｉ，ｘｉ，ｎ．借助于行波传播算子Ｋｉ和有间断系数的方程的弱Ｒｉｅｍａｎｎ函数，得出每一层上波场正问题的表达式．借助于此表达式把反演物性参数的问题，转化为确定Ｍｋ（ｘ，ｙ，０）的问题，而关于Ｍｋ（ｘ，ｙ，０）我们得到的是一个第二类Ｆｒｅｄｈｏｌｍ积分方程，因而可用适定性方法求解．所有的过程都直接在时空域上进行，避免了Ｆｏｕｒｉｅｒ变换，减少了运算量，为数值计算提供了一条途径．

洛夫数和地球模型的关系

本文采用球对称的地球内部结构模型,按照Molodensky的理论公式计算了2至30阶的静态洛夫数。一共选用了5个地球模型(它们分别是1066A, 1066B, C2,PEM-C和PEM-A),计算结果列于表1和表2中。本文着重讨论了地球模型的弹性参数改变对二阶洛夫数的影响,计算结果分别列于表3—8,并绘于图1—2中。本文所得结论为类地行星洛夫数的计算提供了借鉴。

基于三维不均匀球形地球模型的同震位移新算法

以Molodenskiy的三维小均匀球形地球模型潮汐理论以及孙文科等的球对称地球模型位错理论为基础，本研究借助互换定律和扰动方法，推导出一整套计算公式，用来高精度计算三维不均匀地球模型中地震位错引起的地表同震位移。本研究在公式推导过程中同时考虑球形解和环形解，最终计算公式町用来计算地球的横向不均匀结构对同震位移的影响，拓宽了三维11均匀球形地球模型位错理论的应用范围。本研究的公式推导自始至终在复数域中进行，与作者前期关于吲震重力变化的计算公式相比，本研究给出的公式更为严谨、整洁、更易于编成计算。

球状径向不均匀弹性地球模型的负荷潮应力格林函数

研究固体潮应力场时,需要考虑负荷潮应力场的影响,特别是在沿海地区,在地球的表层负荷潮应力场的大小甚至接近或超过固体潮应力场.根据Alterman方法,本文给出计算球状径向不均匀弹性地球模型对点源负荷的应力响应(负荷潮应力格林函数)的方法;作为计算实例,计算出GB地球模型的负荷潮应力格林函数.只要给出全球海潮模型,在球面上完成海潮潮高与负荷潮应力格林函数的褶积,即可计算出海潮负荷在地球模型表面上和内部任意点产生的负荷潮应力.