Lidar-aided analysis of boreal forest backscatter at Ku band     

《International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation》2020

This paper analyzes the backscatter of the microwave signal in a boreal forest environment based on a Ku -band airborne Frequency-Modulated Continuous Waveform (FMCW) profiling radar—Tomoradar. We selected a half-managed boreal forest in the southern part of Finland for a field test. By decomposing the waveform collected by the Tomoradar, the vertical canopy structure was achieved. Based on the amplitude of the waveform, the Backscattered Energy Ratio of Canopy-to-Total (BERCT) was calculated. Meanwhile, the canopy fraction was derived from the corresponding point cloud recorded by a Velodyne VLP-16 LiDAR mounted on the same platform. Lidar-derived canopy fraction was obtained by counting the number of the first/ the strongest returns versus the total amount of returns. Qualitative and quantitative analysis of radar-derived BERCT on lidar-derived canopy fraction and canopy height are investigated. A fitted model is derived to describe the Ku-band microwave backscatter in the boreal forest to numerically analyze the proportion contributed by four factors: lidar-derived canopy fraction, radar-derived canopy height, the radar-derived distance between trees and radar sensor and other factors, from co-polarization Tomoradar measurements. The Root Mean Squared Error (RMSE) of the proposed model was 0.0958, and the coefficient of determination R2 was 0.912. The fitted model reveals that the correlation coefficient between radar-derived BERCT and lidar-derived canopy fraction is 0.84, which illustrates that lidar surface reflection explains the majority of the profiling /waveform radar response. Thus, vertical canopy structure derived from lidar can be used for the benefit of radar analysis.  相似文献   

高温高压条件下彭灌杂岩的强度对汶川地震发震机制的启示   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

牛露  周永胜  姚文明  邵同宾  马玺  党嘉祥  何昌荣 《地球物理学报》2018,61(5):1728-1740

采用汶川地震震源区彭灌杂岩中代表性细粒花岗岩样品，在固体围压介质三轴实验系统上开展了高温高压流变实验研究.实验的温度和压力条件按照龙门山断层带5~30 km深度对应的温度和压力（静岩压）设定.利用偏光显微镜和扫描电镜对实验样品进行微观结构观察.实验结果表明，实验样品在10~20 km深度都具有很高的强度，彭灌杂岩在该深度处于脆性破裂-脆塑性转化域，而在20~30 km实验样品强度显著降低，彭灌杂岩进入塑性流变域，这与流变结构中的极限强度很接近.以花岗岩为代表的彭灌杂岩的破裂强度决定了中上地壳的强度，在15~20 km深度不仅强度达到最大值，而且控制了断层不稳定滑动，具备地震成核条件.因此，把彭灌杂岩强度随深度变化规律与流变结构和滑动稳定性参数（a-b）结合起来得出，彭灌杂岩在15~20 km的高强度是汶川地震的孕育和发生的必要条件.  相似文献   

考虑地形起伏和障碍体破裂的汶川地震强地面运动数值模拟   总被引：2，自引：1，他引：1       下载免费PDF全文

赵由佳  张国宏  单新建  尹昊  屈春燕 《地球物理学报》2018,61(5):1853-1862

2008年5月12日四川汶川地区发生M_W7.9地震，震中位置103.4°E，31.06°N.这次地震造成了以汶川、映秀为中心及其周边地域建筑物的严重破坏和人员的重大伤亡，且因为高山等地形复杂区域抢险救灾的艰巨性，为及时救援造成很大干扰.为更好理解地形因素对于强地面数值模拟结果的影响，建立了包含地形起伏影响及去除地形影响的两类模型.同时，依据震源破裂过程运动学反演结果，建立了包含障碍体破裂过程的震源滑动模型，实现断层分段、空间倾角以及滑移角的动态设定.基于动力学的地震动模拟方法，通过对地震波传播过程的数值计算和后处理分析，模拟由地震激发的区域强地面运动过程.结果显示：（1）强震动台站的断层距对地形效应具有放大或抑制作用，距离断层破裂带越近，地形效应越明显，反之，距离越远，则地形效应越微弱；（2）因为地形高差与障碍体的影响，地震造成的峰值可能出现在震中区域之外；（3）考虑地形影响模型的地表峰值速度（PGV）区域位于汶川与北川附近；而未考虑地形影响模型的PGV区域位于灌县—江油断层的后半段，处清平、安县附近；对汶川地震近实时强地面运动波场的模拟、峰值图谱的圈定及未来大地震强地面运动特征的预测都有重要指示意义.  相似文献   

汶川地震前的b值变化   总被引：1，自引：1，他引：0       下载免费PDF全文

史海霞  孟令媛  张雪梅  常莹  杨振涛  谢蔚云  服部克巳  韩鹏 《地球物理学报》2018,61(5):1874-1882

Gutenberg-Richter定理给出了地震频度随震级的分布特征.大量研究表明频度-震级关系的斜率（b值）在大地震孕育的过程中会出现减小.为了考察b值在汶川地震孕育过程中的时间演化特征，本文尝试基于破裂断层选取研究区域，考察了2000年1月至2008年4月间，汶川地震（M_S8.0）破裂区的地震活动性，并对该区域b值的变化进行了探讨.结果表明，在2005年中至2006年底，地震月频度及季度频度有一个较明显的下降.b值从2002年始至地震前呈现出一个长期趋势性减小；在地震前约半年，出现快速、显著的下降.b值的这一时间变化特征与其他研究者报道的日本东北M_W9.0级地震前的b值变化特征具有很高相似性，可能反映了大地震准备过程中的应力变化.以上结果有益于认识和理解大地震孕育演化过程，同时也表明b值在中长期地震灾害评估中具有潜在价值.  相似文献   

大功率高频电波加热电离层的非线性物理过程          下载免费PDF全文

周晨  王翔  刘默然  倪彬彬  赵正予 《地球物理学报》2018,61(11):4323-4336

地基大功率电波加热电离层是通过地基大功率短波发射机向电离层发射无线电波，通过波-粒和波-波的相互作用将无线电波的能量注入电离层.通过这种有目的可操控的方式改变电离层电子密度和温度的分布，可以深入研究电离层中等离子体能量和物质的非线性演化过程，特别是电离层电子的非平衡态分布和加速问题.本文通过对电离层加热中几个比较重要物理过程的评述，对过去20年来我国研究学者在这一研究方向上取得的重要进展进行了介绍.  相似文献   

下扬子及周边地区深部泊松比结构及深部动力过程约束研究   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

张昌榕  张贵宾  江国明  吕庆田  徐峣 《地球物理学报》2018,61(11):4418-4435

下扬子及周边地区存在着丰富的地质构造和多金属矿产资源，其深部结构和动力学过程已成为地学界研究的热点.为了更好地讨论下扬子及周边地区的深部动力学过程和岩浆活动机制，本文基于均匀网格层析成像方法提出了非均匀网格远震层析成像方法，利用大量的天然地震相对走时残差数据反演获得了下扬子及周边地区深至700 km范围内的三维S波和P波速度结构，并根据纵横波的比值关系计算出泊松比异常.由于S波速度比P波对流体的反应更加敏感，所以泊松比异常反映了物质是否包含流体或者物质的软硬、冷热程度.本研究结果显示：（1）长江中下游成矿带下方的上地幔内存在明显的高泊松比异常，而地幔过渡带内则存在明显的低泊松比异常；（2）大别造山带及其南侧的中扬子地块的上地幔中下部及地幔过渡带内都存在明显低泊松比异常，且呈现东深西浅的空间分布特征.结合已有的地质、地球物理和地球化学等资料，我们认为长江中下游成矿带下方的地幔过渡带内滞留着古太平洋俯冲板块，其上地幔内则赋存着软的上地幔热物质，为深部成矿提供了热量或幔源物质.因此，古太平洋板块的俯冲对长江中下游成矿带的形成发挥了至关重要的作用.  相似文献   

设备所在楼层对设备-结构相互作用的影响     

姜忻良  马小丹 《震灾防御技术》2018,13(2):320-330

为了研究设备所在楼层位置对设备-结构相互作用的影响，以某高层钢框架为例，将设备分别放置于结构顶层和底层设计了2种设备-结构体系模型，然后利用ANSYS有限元分析软件对整体模型进行地震响应时程分析。分析结果表明:在El Centro波、Taft波和人工波作用下，当设备频率与结构基频调谐时，设备-结构相互作用会令结构动力响应减小而设备动力响应显著增大；设备-结构相互作用的大小与设备所在楼层密切相关:顶层设备与结构间的相互作用比底层更加剧烈，这与位于不同楼层的设备间等效质量以及底端输入激励频谱的差异有关。  相似文献   

ATG-6118H型测氢仪校准与性能检测及其结果     

温丽媛  何镧  冯恩国  连凯旋  陈其峰  张玲  李月强  颜丙囤  赵杰峰 《中国地震》2018,34(3):571-579

氢气具有较强的映震灵敏性,氢气观测是探索地震短临预报的新途径。ATG-6118H痕量氢气在线自动分析仪是一种用于测量地下流体逸出氢气的新型数字化观测仪器,可以现场进行全自动连续测定,具有灵敏度高、自动化程度高、功耗低、操作简单等特点,具有网络远程诊断和数据处理分析功能,可以精确分析空气及井水中逸出的痕量氢背景值。目前我国尚未形成统一的痕量氢分析仪的检测规范,本文根据实际检测要求,对ATG-6118H痕量氢气在线自动分析仪进行了校准实验、检出限实验以及精确度实验,并对8台仪器性能进行了对比。通过指标评价确定了该仪器的性能检测方法的可行性,适合在具备数字化观测条件的全国地震地下流体台站以及具备断层气观测条件的台站推广应用。  相似文献   

内蒙古分区地壳速度模型的建立及应用分析     

赵艳红  舒雷  刘永梅  张珂  尹占军 《中国地震》2018,34(4):731-744

内蒙古测震台网自"十五"数字化网络建成以来,一直使用华南速度模型。多年的大震速报和地震编目结果显示,华南速度模型不符合内蒙古地区的地质构造特征; 2016年开始使用的内蒙古2015速度模型也不能完全满足内蒙古各区域地震定位的需求。本文对内蒙古地区2009～2016年记录的所有M_L≥3.0地震震相数据利用速度拟合和折合走时方法,反演适合内蒙古西部、东部、中部各区域的分区地壳速度结构模型,并对西部速度模型、东部速度模型、中部速度模型进行应用对比分析。各分区的地壳速度模型定位误差较小,可靠性和稳定性优势明显。  相似文献   

呼伦湖流域氢氧稳定同位素特征及其对水体蒸发的指示作用     

高宏斌  李畅游  孙标  史小红  赵胜男  樊才睿 《湖泊科学》2018,30(1):211-219

以呼伦湖流域为例研究该区域氢氧稳定同位素在不同水体中的分布特征,并探讨氢氧稳定同位素对在该区域水文过程的指示作用.流域湖水、入湖河水、周边地下水水样的氢氧稳定同位素分析结果表明,夏季8月份湖水中的重氢氧稳定同位素比7月份的更加富集.而河水中氢氧稳定同位素在同一时间内的河流沿程上存在明显的差异,下游水体中的氢氧稳定同位素要比上游更加富集.研究区的河水和湖水的δ~(18)O-δD关系特征显示,河水和湖水的δ~(18)O-δD的关系点全部位于当地降水线的右下方,说明流域河水和湖水水体受到明显的蒸发作用.而井水的δ~(18)O-δD的关系点大都靠近当地大气降水线,说明这一区域的地下水主要是大气降水渗入地下形成.利用氢氧稳定同位素分馏过程中的氢氧稳定同位素的比率与剩余水体的关系,并在考虑湿度因子的动力分馏模拟下,计算出河水的剩余水体比例在0.85~0.96之间,而湖水的剩余水体比例在0.71~0.77之间.最后,利用氢氧稳定同位素质量平衡法对呼伦湖多年平均蒸发量进行了估算,估算的湖泊蒸发量结果与实测值相近,相对误差为5.4%,说明方法可靠.氢氧稳定同位素对于研究区域水文过程有着重要的作用,在今后呼伦湖流域水文研究中有着更加广泛的应用空间.  相似文献