波粒相互作用导致环电流质子沉降的卫星共轭观测          下载免费PDF全文

王杰  袁志刚  余雄东  薛祖祥 《地球物理学报》2020,63(6):2131-2140

波粒相互作用是环电流损失的重要机制之一,但波粒相互作用导致的环电流离子沉降而损失迄今为止缺乏直接的观测证据.基于磁层及电离层卫星的协同观测,本文报道了发生在2015年9月7日,由电磁离子回旋波(EMIC波)导致环电流质子沉降的共轭观测事件.在等离子体层的内边界,Van Allen Probe B卫星观测到,存在EMIC波的区域和不存在EMIC波的区域相比,离子通量的投掷角分布的各向异性变弱.我们将Van Allen Probe B卫星沿着磁力线投影到电离层高度,同时在该投影区域内DMSP 16卫星在亚极光区域观测到环电流质子沉降.而且,通过从理论上计算质子弹跳平均扩散系数,我们进一步证实观测的EMIC波确实能将环电流质子散射到损失锥中.本文的研究工作为EMIC波导致环电流质子沉降提供了直接的观测证据,揭示了环电流衰减的重要物理机制:EMIC波将环电流质子散射到损失锥中,从而沉降到低高度大气层中而损失.  相似文献   

一种模拟非均匀介质中弹性波传播新的k-space方法          下载免费PDF全文

黄继伟  刘洪 《地球物理学报》2020,63(8):3091-3104

传统的伪谱(PS)方法,采用傅里叶变换(FT)计算空间导数具有很高的精度,每个波长仅需要两个采样点,而时间导数采用有限差分(FD)近似因而精度较低.当采用大时间步长时,由于时空精度不平衡,PS法存在不稳定性问题.原始的k-space方法可以有效地克服这些问题但是却无法适用于非均匀介质.为了提高原始k-space方法模拟非均匀介质波动方程的精度,我们提出了一种新的k-space算子族.它是用非均匀介质的变速度代替原k-space算子中的常数补偿速度构造得到,引入低秩近似可以高效求解.我们将构造的新的k-space算子应用于耦合的二阶位移波动方程,而不是交错网格一阶速度应力波动方程,使模拟弹性波的计算存储量减少.我们从数学上证明了基于二阶波动方程的k-space方法与基于一阶波动方程的k-space方法是等价的.数值模拟实验表明,与传统的PS、交错网格PS和原始的k-space方法相比,我们的新方法可以在时间和空间步长较大的均匀和非均匀介质中,为弹性波的传播提供更精确的数值解.在保持稳定性和精度的同时,采用较大的时空采样间隔,可以大大降低数值模拟的计算成本.  相似文献   

电磁卫星地面对比观测原型系统地电场观测资料特征分析          下载免费PDF全文

周卫东  牛延平  田野  苏小芸  陈丽君 《地震工程学报》2020,42(6):1517-1522

通过对电磁监测试验卫星地面对比观测原型系统中古丰、寺滩和坪城地电场观测数据特征研究，结果表明：（1）3个台站的地电场观测数据均具有较为明显的正常日变化形态；（2）在磁暴发生期间，地电场各测向均记录到了同步的地电暴变化，其最大变幅均明显高于正常日变；（3）寺滩地电场记录到临震前的数据异常现象，在时间和空间上都与地震事件吻合较好。  相似文献   

南海东北部内潮的模态结构和传播     

刘倩  谢晓辉  尚晓东  陈桂英  汪宏 《海洋学报(英文版)》2019,38(9):12-23

The evolution of energy, energy flux and modal structure of the internal tides(ITs) in the northeastern South China Sea is examined using the measurements at two moorings along a cross-slope section from the deep continental slope to the shallow continental shelf. The energy of both diurnal and semidiurnal ITs clearly shows a～14-day spring-neap cycle, but their phases lag that of barotropic tides, indicating that ITs are not generated on the continental slope. Observations of internal tidal energy flux suggest that they may be generated at the Luzon Strait and propagate west-northwest to the continental slope in the northwestern SCS. Because the continental slope is critical-supercritical with respect to diurnal ITs, about 4.6 kJ/m~2 of the incident energy and 8.7 kW/m of energy flux of diurnal ITs are reduced from the continental slope to the continental shelf. In contrast, the semidiurnal internal tides enter the shelf because of the sub-critical topography with respect to semidiurnal ITs.From the continental slope to the shelf, the vertical structure of diurnal ITs shows significant variation, with dominant Mode 1 on the deep slope and dominant higher modes on the shelf. On the contrary, the vertical structure of the semidiurnal ITs is stable, with dominant Mode 1.  相似文献   

井间电磁法综述     

刘四新  倪建福 《地球物理学进展》2020,(1):153-165

地面电磁法在实际工作中在很大程度上受到了探测深度和分辨率的限制.为了克服这些缺点,出现了井间电磁法.井间电磁法指的是在两个(或多个)钻孔中分别发射或接收电磁波信号,利用电磁波信号进行成像并探测井间物理性质的地球物理方法.由于发射机和接收机可以分别放置在很深钻孔中,其具有大透距、大探测深度的特点,因而广泛应用于工程环境物探、矿产勘查、石油勘探等中.针对不同的应用,产生了各具特点的一些特殊方法,包括井间无线电波成像、跨孔雷达、井间电磁成像.井间无线电波成像仪目前只测量电场强度数据,工作频率低,一般是单频的电磁波,频率范围通常在1 kHz至10 MHz.由于缺少走时数据修正射线路径,井间无线电波成像主要是进行基于直射线追踪的衰减层析成像.井间无线电波成像既可用于工程与环境地球物理也可用于找矿.跨孔雷达是钻孔雷达的一种探测方式,用高频电磁脉冲探测两个井孔间介电常数和电导率的变化.跨孔雷达层析成像也叫地质雷达CT,既可进行走时成像,还可进行衰减成像.一般来说,地质雷达CT的电磁波工作频率较高,中心频率通常在10 MHz和1 GHz之间,因此在分辨率指标上占有优势,跨孔雷达主要用于工程与环境地球物理.井间电磁成像采用更低的频率,测量复电磁信号,适合油气储集层监测,是一种地球物理前沿技术.经过在多个试验区初步试验表明,井间电磁成像是油藏研究的有效手段,可用于分析剩余油分布,寻找油气富集区,进而达到提高钻探高效井成功率和提高采收率的目的.本文详细介绍对比了这三种方法在理论和实践中的一些特点,并对未来的发展进行了展望.  相似文献   

辽东半岛五龙金矿床航空电磁场特征及找矿意义     

石连成  骆燕  江民忠  王志宏  朱琳  陈伟  韩鹏辉  陈志鹏 《地质学报》2020,94(10):3106-3119

五龙金矿床位于五龙矿集区中部，是矿集区内规模大的石英脉型金矿。为查明矿集区深部构造及指导深部找矿预测，需结合深部地球物理资料综合分析研究。本文基于五龙矿集区航空探测任务，并结合其成矿地质特征，研究了五龙金矿在平面、剖面、空间等维度的航磁、航空TEM、航空大地电磁特征及其找矿意义。研究表明：平面上矿体位于鸡心沟断裂东侧负磁背景场中NE与近SN、NW向弱磁异常带交汇处，中等 强剩余磁异常带的转折端、梯度带，视电阻率低阻区及中低阻梯度带，深部存在团块状视磁化率高值区；剖面上矿体位于“左低右高，上高下低”的视电阻率梯度带上，呈中低阻、低阻特征及强磁场区至弱磁场区的视磁化率梯度带上，呈浅部“上高下低”、深部“下高上低”的中等 弱磁特征；空间上矿体位于鸡心沟断裂东侧的断裂构造低阻带与岩体高阻异常带的梯度带。五龙金矿地质地球物理找矿标志的建立和深部高视磁化率异常区的存在，表明矿区深部1000~2000m空间与五龙金矿体视电阻率、视磁化率特征相似的地段，仍具有较好找矿潜力。  相似文献   

频率域海洋可控源电磁垂直各向异性三维反演   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

彭荣华  胡祥云  李建慧  刘亚军 《地球物理学报》2019,62(6):2165-2175

地层宏观电性各向异性会对可控源电磁响应产生重要影响.由于海底地层电性结构常表现为电导率各向异性，若仅对海洋可控源电磁（MCSEM）数据进行常规各向同性反演，有可能无法获得准确的反演解释结果，从而削弱MCSEM技术的可靠性.本文实现了电导率垂直各向异性（VTI）条件下频率域海洋可控源电磁数据三维反演算法.其中，三维正演采用基于二次场控制方程的交错网格有限体积法，并利用直接矩阵分解技术来求解离散所得的大型线性方程组，有利于快速计算多场源的响应.反演采用具有近似二次收敛性的高斯牛顿算法对目标函数进行最优化.最后，对具有VTI电性各向异性特征的盐丘构造模型的MCSEM合成数据分别进行了电导率各向同性和垂直各向异性三维反演，结果表明：各向同性三维反演算法无法对受VTI介质影响的MCSEM数据进行正确的反演解释，而垂直各向异性三维反演能够获得更为可靠的地下电阻率结构和异常体分布，展现出对海底电性各向异性结构更为优良的反演解释能力.  相似文献   

基于广义模型约束的时间域航空电磁反演研究   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

苏扬  殷长春  刘云鹤  张博  任秀艳 《地球物理学报》2019,62(2):743-751

由于航空电磁具有海量数据,因此快速有效的成像和反演手段至关重要.本文针对层状介质模型推导与实现了广义模型约束条件下时间域航空电磁一维反演.从正则化反演的目标函数出发,通过改变模型约束项构造Lp范数反演和聚焦反演,进而通过改变模型求解域构造出基于小波变换的稀疏约束反演.针对不同反演方法目标函数的构建方式,本文进一步从数学原理上分析不同反演方法的预期效果,并通过理论模型和实测数据进行验证.结果表明L0.8范数反演、聚焦反演和基于小波变换的稀疏约束反演可以得到更符合地下层状介质陡变界面的反演结果.  相似文献   

球坐标系下三维大地电磁正演研究   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

罗威  王绪本  王堃鹏  张刚  李德伟 《地球物理学报》2019,62(10):3885-3897

大地电磁正演理论研究热点一直以来主要集中在如何提高计算效率和精度，但在剖面足够长、探测深度足够大的情况下，传统的笛卡尔坐标系数值模拟方式难以准确拟合地球曲率形态.本文研究了基于球坐标系的三维大地电磁正演，推导了交错网格有限差分三维正演公式，与一维解析解和三维标准模型测试对比，验证了正演算法的正确性.通过理论模型计算，对比分析球坐标和笛卡尔坐标系正演结果表明：球坐标系模拟更合理，避免了传统笛卡尔坐标拉伸投影所引入的误差，可代替目前的笛卡尔坐标模拟方法.基于球坐标和笛卡尔坐标系的三维大地电磁正演响应值随着频率变低差异越明显.球坐标和笛卡尔坐标计算结果差异度与频率、模型结构和电阻率有关.本文模型计算结果在数万秒周期处已出现接近10%的差异，对于较大尺度的长周期大地电磁，地球曲率的影响不能忽略.  相似文献   

电性任意各向异性且分块连续变化CSAMT三维有限元数值模拟          下载免费PDF全文

李勇  林品荣  刘祖鉴 《地球物理学报》2019,62(10):3923-3933

考虑地球介质电导率任意各向异性且随空间位置连续变化的情况，本文实现了直接求解电磁场的可控源音频大地电磁测深（CSAMT）三维有限元数值模拟.首先给出了电导率任意各向异性介质中CSAMT二次电场满足的控制方程及其相应变分问题，然后采用任意六面体单元对研究区域进行剖分，在网格单元中对任意各向异性电导率进行线性插值，解决了实际工作中岩矿石电导率各向异性且连续变化的情况，将变分问题转化为线性代数方程组的求解.电导率各向异性且连续变化一维模型三维有限元数值模拟结果与电导率各向异性且分层均匀渐进模型解析解结果对比验证了方法的有效性；三维地电模型电导率随位置线性变化且各向同性、主轴各向异性、方位各向异性和倾斜各向异性的数值模拟结果表明，电导率各向异性且连续变化对CSAMT视电阻率和相位数据均有明显的影响.  相似文献