2021年5月21日青海玛多M_(W)7.4地震及余震序列应力降时空分布与孕震环境

2021年5月21日发生在青藏高原巴颜喀拉块体内部的玛多M_(W)7.4地震是继2008年M_(W)7.9汶川地震之后在中国陆区发生的最大地震.由于玛多地震发生在板块内部滑移速率较缓慢的次级断裂上,该地震成为研究巴颜喀拉块体内部地震危险性的典型震例.通过计算2021年玛多地震序列中震级大于2.5的地震应力降,我们调查了该地震序列应力释放的时空演化规律.首先,利用已有的青藏高原及其周边地区宽频带Lg波衰减模型,对玛多地震序列产生的地震Lg波观测数据进行了传播路径衰减校正,获得119个地震事件的Lg波震源谱;然后,通过将理论震源函数与观测数据拟合,获得对Lg波标量地震矩、拐角频率和高频下降率的估计;最后,根据标量地震矩和拐角频率计算了2021年玛多地震序列的应力降.结果表明,2021年5月21日玛多地震主震应力降为22 MPa,余震序列的应力降分布范围为0.08~7.5 MPa、中位数为0.39 MPa,平均值为0.88 MPa.应力降与震级具有较强的正相关关系,说明该地区的地震活动可能并不遵从地震自相似理论.换言之,大小地震具有不同的破裂动力学性质.玛多地震序列应力降变化反映了断层面上的应力释放过程具有强烈的非均质性.主震发生之后余震应力降显著降低,但其间仍夹杂着少数具有较高应力降的事件.这些高应力降事件所在区域与主震后破裂面上的闭锁和应力集中区域相对应.

天目山柳杉树轮δD年序列及其气候含义

对采自天目山的柳杉树盘进行交叉定年后，测得其逐年年轮的硝化纤维素的δＤ，建立了树轮δＤ年序列。利用天目山气象站资料，分析了树轮δＤ对气候要素的响应。结果表明：天目山柳杉树轮δＤ与其生长期的气候因子有显著相关，主要与后半年的降水量、年平均气温和年平均最高气温等气候要素相关密切。根据树轮δＤ年序列重建冬季平均最高气温与实际观测结果吻合较好。重建序列呈现的天目山冬季平均最高气温的低频变化可以与全球温度变化特征相互印证。天目山是冬季风的敏感带，主要表现为冬温对树木生长的影响，结果说明树轮δＤ是研究冬温的有效指标。

2015年尼泊尔强震序列对中国大陆的应力影响

基于2015年尼泊尔地震序列的破裂模型及均匀弹性半空间模型,计算了该地震序列传递到中国西藏境内发生在定日县地震和聂拉木县地震的应力.2015年尼泊尔地震序列导致定日县地震和聂拉木地震节面和滑动方向的库仑应力增加（2~3）×10^3 Pa和（2.4~3.1）×10^5 Pa,表明这两个地震受到尼泊尔地震序列的触发.其次,我们计算了2015年尼泊尔地震序列在中国大陆及其附近主要活动断层上产生的库仑应力变化.喜马拉雅主山前逆冲断裂和青藏高原内部的拉张正断层上的库仑应力有较大的增加,而青藏高原的走滑断裂,如阿尔金断裂、东昆仑断裂、玉树玛曲断裂、班公错断裂西部、嘉黎断裂的库仑应力有较大的降低.天山南北两侧的断裂库仑应力降低.而华北及东北、华南地区的库仑应力变化几乎可以忽略不计.最后,计算了该地震序列造成的水平应力变化.水平面应力在2015年尼泊尔地震序列北向（青藏高原大部和新疆区域）增加（拉张）,而在地震序列东侧的西藏南部和川滇地区南部降低（压缩）,在华北和东北仅有少许增加,在华南地区有少许降低.在中国西部,主压应力表现为以2015年地震序列为圆心的向外辐射状,而主张应力方向与同心圆切线方向大体一致.水平主压应力方向在东北地区为北东向,在华北地区为北东东向,在华南地区为南东东向.这种模式与现今构造应力场方向相似,表现了2015尼泊尔地震序列所代表的印度板块和欧亚板块的碰撞是中国大陆构造变形的主要动力来源.

基于HHT和R/S分析的黄河上游年径流序列演变模式分析

为揭示年径流在不同时间尺度下的变化规律及径流序列的演变模式,采用希尔伯特-黄变换(HHT)法分析黄河上游的天然年径流序列,就可分解得到不同尺度下的固有模态函数;再结合重标度极差(R/S)法分析了各阶固有模态函数及天然径流量,得到赫斯特指数(Hurst)和分维数,进而探索了河川径流时间序列的演变趋势、分形特征等。结果发现,黄河上游1930～1986年的天然年径流量具有自相似性和持续的长程相关性,且Hurst指数与周期具有正相关关系。

基于混合分布非一致性年径流序列频率参数的计算

【目的】在2个分布组成的混合分布假设下,研究非一致性年径流序列的频率参数计算问题,为陕北及关中地区的水资源利用与管理提供依据。【方法】假设非一致性年径流序列变异点前后的序列分别服从2个对数正态分布或2个P-Ⅲ分布,全序列服从由这2个分布组成的混合分布,采用水文变异点综合诊断方法,确定非一致性年径流序列的变异点,最后采用模拟退火算法对混合分布序列进行频率参数估计。【结果】将基于混合分布非一致性年径流序列频率计算的方法应用于陕北及关中地区的实测平均流量序列,理论频率与经验分布拟合较好。【结论】混合分布模型是进行非一致性年径流序列频率计算的一种有效途径。

2010年滦县地震序列视应力变化研究

2010年3月6日河北滦县发生ML4.5地震,其前震较为活跃且余震丰富。利用首都圈数字化地震台网监测到的2009年12月至2010年3月滦县ML≥2.5地震的宽频带数字地震波资料,计算得到地震视应力。结果表明:1 ML4.5地震视应力表现出震前存在高值异常,震时达到峰值,震后波动下降的变化特点,而且主震视应力远大于多数余震,由此推断该序列类型为主余型。2视应力的数值变化可以反映震源区应力状态,利用视应力的变化过程来探讨地震序列性质,结合传统序列判别方法,可以更准确地判别序列类型。3在震级ML≤3.3范围内震级与视应力大体为正相关。

石羊河流域年径流序列的变异诊断

采用重新标度极差分析法(R/S分析方法),对石羊河流域8条河流的年径流序列进行了变异诊断,计算了变异前后序列均值和年径流随时间的变化关系。结果表明,石羊河流域8条河流的年径流序列已发生了变异,变异年份分别为:杂木河1989年,西营河1989年,金塔河1973年,黄羊河1982年,古浪河1984年,大靖河1959年,东大河1967年,西大河1960年。经回归分析表明,对这些变异年份的诊断是合理的。

长江上游河流年径流序列相依性的研究

年径流序列相依性的探讨在理论上和实用上均是一个十分重要的课题。本文研究长江上游主要河流年径流序列相依性的一般规律和地区上的变化特点,并探隶这种变化的原因.文中最后指出了在不同条件下描述年径流序列变化的冬种随机摸塑。

流域年径流时间序列的奇异谱分析

将奇异谱分析(SSA)法应用于新疆维吾尔自治区伊犁河雅马渡站年径流预报,分析了流域多年径流时间序列奇异谱,提取年径流序列的时间主成分量,重构了原序列中的周期震荡成分,获得了径流时间序列规律,并采用时间序列分析中的AR(p)自回归模型预测了流域年径流序列。实例结果表明,SSA法具有较好的实用性,为深入研究流域径流规律提供了依据。

1736～1999年西安与汉中地区年冬季平均气温序列重建

基于现代气象资料所建立的西安、汉中地区冬季降雪天数与年冬季平均气温之间的相关关系 ,根据清代档案所记载的西安与汉中地区冬季降雪日数 ,恢复了西安与汉中地区 1736～ 1910年的年冬季平均气温 ,重建了 1736～ 1999年西安与汉中地区年冬季平均气温序列。序列分析表明 ,这两个地区年冬季平均气温变化趋势一致 :18世纪和 2 0世纪为暖期 ,19世纪为冷期 ,且 2 0世纪的增暖趋势明显。与利用树轮重建的镇安初春 (3～ 4月 )温度序列对比分析表明 :西安、汉中地区冬季平均气温与镇安初春温度的低频变化趋势基本一致 ,但镇安较西安与汉中有明显的位相提前。

基于小波变换的三江平原低湿地井灌区年降水序列变化趋势分析

近年来,由于水田面积迅速增加,导致三江平原低湿地井灌水稻区地下水位普遍下降,"吊泵"、局部超采现象时有发生,因此,三江平原的地下水资源平衡急需恢复。为解决上述问题,以853农场为例,应用小波理论对853农场实测年降水时间序列的多时间尺度变化特征及突变特征进行分析,揭示该区年降水变化的主要周期及旱涝变化趋势,为853农场乃至整个三江平原充分利用天然降水、地下水资源恢复及可持续利用提供科学依据。

鄱阳湖流域年降水时间序列的小波分析

对鄱阳湖流域内的赣州、宜春、南昌和庐山4个气象站近60年的年降水量序列进行小波分析,研究了鄱阳湖流域降水时间序列的周期性变化规律。结果表明,鄱阳湖流域年降水量存在两个明显的周期变化,分别为30～35a和12～15a,2011年正处在30～35a周期转化的节点上,未来30a鄱阳湖流域可能将进入降水偏少的周期;而12～15a周期尺度在2000年以前比较明显,2000年以后12～15a周期特征趋于消失。通过对ENSO指数的变化周期尺度的研究,发现厄尔尼诺现象的出现周期与鄱阳湖流域年降水量周期十分相似,两者具有很高的相关性。

陕北年径流序列的谱分析研究

径流周期识别是径流模拟预测的依据。基于功率谱和极大熵谱分析原理,进行了陕北地区12个测站的年径流序列的周期识别。结果表明：最大熵谱分析具有高分辨率的周期识别的特点,陕北地区的年径流一般具有2－4年、11年左右和18－24年的水文周期。对于年径流序列长度大于35年的测站,功率谱分析和最大熵谱分析的分析结果一致,但是对于序列长度小于35年的序列,功率谱分析表现出分辨率低的不足;最大熵谱分析具有分辨率高的特点,提取的主要周期符合实际。

2008年盈江地震序列的震源参数和震源机制相关系数研究

基于云南数字地震台网记录的2008年盈江地震序列的数字波形资料,采用波谱分析方法和Brune震源模型,得到盈江地震序列的震源参数。利用两次地震事件的相同台站的震源谱参数(零频振幅)计算谱振幅相关系数,据此对地震的震源机制进行聚类分组,并收集和对比地震序列已知的震源机制解结果,发现每组内震源机制解P轴的相关性较好,且相关系数越大,P轴的方位角就越接近。将盈江地区划分为三个研究区,联合震源参数的应力降和聚类分组中每组的平均震源机制解结果研究地震序列发生过程中应力的释放水平和应力场方向变化特征。结果表明:不同阶段震源机制解类型的变化和转化特征一定程度上反映了孕震过程中区域应力场随时间的变化特征,并且地震震源机制解类型在时间段上的集中并向区域构造应力场方向转换的现象可能是发生强震的标志。震源机制解分组类型和对应类型的地震的应力降有一定依赖关系,震源机制解类型反映的应力场与区域应力场接近的地震应力降高,震源机制解类型反映的应力场与区域应力场差距较大的地震应力降普遍较低。

2015年尼泊尔强震序列导致的喜马拉雅山峰位移场

基于2015年尼泊尔地震序列的破裂模型及均匀弹性半空间模型,计算了该地震序列导致的喜马拉雅山脉及邻区的位移场。结果表明:尼泊尔地震序列所导致的位移场呈南北两侧水平分量向震中会聚的分布形式,水平位移最大达871~962mm,并且距震中越远水平位移量越小,但震中南侧的水平位移量随震中距衰减更快。震中北侧出现了明显沉降,最大沉降量达376~474mm,大部分震中及以南区域出现了明显隆升,最大值达626~677mm。文中还估计了该地震序列导致的周围喜马拉雅山脉部分山峰的位移场,结果表明希夏邦马峰的位移最大,水平位移达393mm,下沉36mm;世界最高峰珠穆朗玛峰近S向水平移动36mm,下沉9mm;其他山峰的位移因与到尼泊尔地震序列的震中距离和方位的不同而不同。

采用模糊聚类算法确定2021年漾濞地震序列的断层结构

地震的破裂过程一般涉及多个断层面,发震断层面一般并非单一断层,而是由多个断层面相互组合形成。文中基于成丛小地震在断层面附近发生的原则,假定所有震源点以断层面为中心,服从三维正态分布,利用模糊聚类算法给出了2021年云南漾濞地震断层的三维空间结构。首先,采用GK(Gustafson,Kessel)模糊聚类算法对全部震源点目录进行处理,得到矩阵的划分结果;之后,利用矩阵划分结果及给定的阈值剔除离群震源点,提取含有断层面的子类;最后,在95%置信水平下确定断层面分布的矩形断层区域的精确空间位置、倾向角及走向角等参数。由所得结果推测,震源点沿与维西-乔后断裂带近平行的断裂带分布,且向SE逐渐分为3个断裂分支。东侧分支大体倾向SWW,为主断裂,对应2个子断层平面,走向分别为134.22°、132.65°,倾角分别为87.14°、81.96°;西侧分支与东侧分支大体平行,走向为129.45°,倾角为74.77°。除3条主断裂外,还识别出一条走向为235.66°、倾角为66.30°的隐伏断层,位于维西-乔后断裂带附近区域。文中基于模糊聚类算法确定云南漾濞地震的断裂带形状分布,对地震构造和地震动力学研究具有重要意义。

年径流时间序列的混沌分析

在介绍重构相空间技术的主要定量指标(关联维数D2和Kolmogorov熵)的基础上,针对长江上游绵阳地区和岷江上游紫坪铺水文站的年径流时间序列,探讨了不同嵌入维m下其关联维数的变化规律。得到绵阳地区年径流时间序列的饱和关联维D2=4.11,最低嵌入维m=8,Kolmogorov熵K=0.303,紫坪铺年径流时间序列的饱和关联维D2=2.58,最低嵌入维m=5,Kolmogorov熵K=0.302,并且得到两个年径流序列的最大预测年限为4a,为年径流预测提供了较为科学的依据。

基于年最大抽样序列的暴雨频率估计值的修正研究

以江苏省为研究区,利用地区线性矩法和周文德频率转换关系式对年最大抽样序列估算的频率估计值进行修正,推求合理可靠的频率估计值。研究结果表明:基于气象成因和水文统计特性相结合的方法将研究区划分为5个水文气象一致区。通过蒙特卡罗模拟、均方根误差判断各一致区的最优分布;年最大抽样序列的最优分布以GEV为主,年超大抽样序列的最优分布以GPA为主。基于两个实测序列计算的频率估计值比值和基于年最大抽样与周文德转换后的年超大抽样计算的估计值比值进行比较,研究表明:周文德频率转换关系式适用于该研究区。在此基础上,对年最大抽样序列估计的频率估计值进行修正。站点的频率估计值分布特征表现为:随着重现期的增加而增加,不同重现期下的暴雨频率估计值空间分布趋势基本一致,从南向北渐增,暴雨中心分布在苏北的宿迁和连云港一带;站点的频率估计值与同频率的观测值吻合较好,相对误差较小、相关性很高。基于年最大抽样序列和周文德公式频率转换能够推求计算合理可靠的暴雨频率估计值。

湘江流域年径流序列的频谱分析

利用频谱分析法对湘江流域控制性水文站鲤鱼塘站的年径流序列进行了计算与分析。频谱分析的资料预处理包括平稳性检验、谐波模式检验、序列的中心化、标准化等;计算得到湘江流域年径流量存在约22.5 a、4.5 a和6.4 a的周期。频谱分析方法求得的年径流量周期与小波理论进行的年径流时间序列多时间尺度分析结果基本一致。

玛纳斯河肯特瓦特站年径流序列分形分析

基于分形概念及其理论,利用重标极差(R/S)分析法分析了玛纳斯河多年径流量,计算了赫斯特系数(H)值和序列的分维数,并与其理论值进行了比较检验。依据赫斯特系数的突变点及Vτ的突变点,分析了年径流序列的分形特征、状态持续性及统计周期长度。结果表明,玛纳斯河年径流序列服从分形分布,具有长期的状态持续特性和18 a的统计周期长度,为本流域水资源合理规划与合理利用提供了统计参数,也为探索玛纳斯河年径流长程相关模型提供了新的思路。