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地球磁层软X射线信号的辐射特性研究
孙天然, 张颖洁, 韦飞 等
摘要：太阳风-磁层耦合和地球空间的动力学过程是空间天气的基本驱动要素，在系统尺度上认知这些过程对于空间物理和空间天气的研究至关重要. 太阳风电荷交换（solar wind charge exchange, SWCX）机制的提出，为磁层大尺度特性研究提供了一种全新的探测方式，即地球磁层的软X射线成像. SWCX发生在太阳风中的高价态重离子（例如C6+、N7+、O7+、O8+等）和中性原子或分子（例如地球空间中的中性氢原子，日球层中的中性氢原子和氦原子，彗星和其它行星上的水分子、CO2等）发生碰撞时. 太阳风离子得到一个或多个电子后进入激发态，随后在回到基态的过程中释放出一个或多个软X射线波段的光子. 地球磁层的SWCX软X射线辐射主要发生在日侧的磁鞘和极尖区，因此利用软X射线大范围成像技术可以对磁层进行远距离全景成像，从而在大尺度上认知太阳风-磁层相互作用的基本模式. 在此背景下，中欧联合空间科学卫星计划太阳风-磁层相互作用全景成像卫星（Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer, SMILE）得到立项和实施. SMILE卫星将针对日下点附近区域的磁层顶、弓激波、部分极尖区和地球极光进行成像探测，同时对太阳风等离子体和磁场进行原位测量. SMILE卫星计划于2024—2025年发射. 本文将阐述地球磁层软X射线辐射的机制、回顾磁层软X射线辐射观测证据及辐射特性方面的研究、总结磁层信号的模拟仿真进展、介绍磁层成像探测计划，并提出未来行星磁层软X射线成像探测的概念. 【查看详情】
基于面波走时的三维结构面波直接成像：方法综述与应用
姚华建, 罗松, 李成 等
摘要：利用面波频散数据进行各向同性和各向异性横波速度结构成像是研究全球和区域构造变形、获取地壳上地幔和近地表精细结构的一种非常有效的方法. 传统的基于频散数据的面波成像通常采用两步法，即首先反演二维相速度或群速度分布图，然后再基于格点的纯路径频散反演格点下方的一维横波速度模型，之后再拼合成三维速度模型. 在本文中我们较为详细地综述新发展的基于面波频散走时的三维面波直接成像方法体系，即面波一步法成像. 该方法体系包括通过所有路径、不同频率的面波频散走时直接反演三维各向同性横波速度结构的方法（DSurfTomo）、直接反演三维方位各向异性横波速度结构的方法（DAzimSurfTomo），以及直接反演三维径向各向异性横波速度结构的方法（DRadiSurfTomo）. 新的面波直接成像方法计算不同周期的面波射线路径，从而更好地考虑复杂结构下面波射线路径弯曲对成像精度的影响. 随后我们介绍面波直接成像方法的应用实例，包括地壳上地幔及地壳浅部的多尺度各向同性和各向异性横波速度结构的成像，这些成像研究为认识区域构造演化、孕震构造、断裂带浅部结构、成矿构造、城市地下结构等提供了重要的约束. 最后我们讨论面波直接成像方法的频散数据及模型参数化问题，以及基于有限频理论的面波直接成像和面波全波形成像，讨论并展望在面波直接成像方法框架下面波频散数据与其他地震或地球物理数据的联合成像问题. 【查看详情】
地震学全波形反演进展
祝贺君, 刘沁雅, 杨继东
摘要：全波形反演是一种基于声波/弹性/黏弹性波动方程来反演三维地球模型的高分辨率成像方法. 目前该方法已经被广泛应用于油气勘探、地壳与上地幔结构以及地幔对流的研究当中. 使用该方法，可以建立一个统一的理论和算法框架来反演地球内部的多个地震学参数模型，主要包括P波和S波速度、各向异性、黏滞性衰减、密度以及反射系数等. 通过联合解释这些地震学多参数结果，可以更好地约束地球内部的温度变化、物质构成、地幔对流以及水和挥发成分的分布. 目前，关于全波形反演的研究前沿主要包括目标函数的选取、多参数联合反演、模型正则化约束、分辨率和不确定性分析，以及其在新型地震数据，例如背景噪声和线性密集台阵中的应用. 此外，为了更好地解释反演所得到的地震学多参数模型以及探讨相关的地球科学问题，需要多学科之间的交叉合作，包括结合地震学以及岩石矿物实验和地球动力学模拟等的结果. 相关的成果对更好地认识油气储层构造、盆地结构、断层分布以及地幔对流具有重要的科学意义. 【查看详情】
热层大气密度反演与建模研究进展
雷久侯, 李若曦, 任德馨 等
摘要：热层是位于地球表面大约90 km到近1000 km的大气圈层，它与电离层和低层大气都存在着复杂的耦合关系；同时热层作为人类航天器空间活动的主要区域，其大气直接影响着各类低轨航天器的运行轨迹. 近年来，热层大气观测资料的逐步增加推动了热层大气变化特性的研究和大气模式的发展. 本文首先综述了基于多源卫星观测数据的热层大气密度反演算法. 着重介绍了基于精密轨道数据以及加速度计数据反演密度的主要算法，以及各种反演策略的优缺点. 总结了当前工程常用的MSIS、Jacchia以及DTM热层大气模式在数据源、算法实现过程及其适用范围等方面的异同. 接着介绍了基于当前最新大气密度观测数据结合已有大气模式，应用多项式、稀疏矩阵拟合以及数据同化等技术的大气模式优化研究进展. 最后概述了基于观测数据研究热层大气响应磁暴、耀斑以及日食等空间事件方面的科学进展. 【查看详情】
《地球与行星物理论评（中英文）》2022年度突出贡献副主编、优秀编委、优秀审稿人等奖项出炉！
为感谢编委会成员、审稿专家对期刊的发展和影响力提升做出的贡献，鼓励审稿专家认真严控稿件质量，提高期刊学术水平，编委会根据投稿、审稿、推荐文章、引用等相关数据，评选出2022年度《地球与行星物理论评（中英文）》突出贡献副主编4人、优秀编委12人、优秀青年编委5人、优秀审稿人20人、优秀青年专家论文10篇。 【查看详情】
优先发表栏目展示本刊经同行评议确定正式录用的文章，这些文章目前处在编校过程，尚未确定卷期及页码，但可以根据DOI进行引用。
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-084
摘要
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摘要:
中缅边界地区位于缅甸弧东缘—青藏高原东南缘—巽他板块的衔接地带，地质构造复杂，区内多条活动断裂横跨中缅两国. 为了研究中缅边界地区现今地壳形变特征，本文收集处理1998至2020年中国和缅甸的GPS数据，获得了中缅边界地区高空间分辨率的GPS速度场，并采用多尺度球面小波方法计算了多尺度应变率场. 结果表明：（1）印度板块向缅甸块体东侧强烈挤压俯冲作用导致位于缅甸弧的GPS测站以约30 mm/a的速度沿NNE向随着印度板块向青藏高原推挤，缅甸弧地区剪切应变积累明显，主压应变率在弧外侧表现为垂直构造走向的近东西向挤压，在弧内侧与伊洛瓦底江盆地表现为平行构造的近南北向挤压. 实皆断裂处于主应变率与剪应变率的高值区，存在分段活动性：北段两侧的速度呈现明显的差异，剪切应变积累显著，呈现右旋剪切运动和缩短；中段以约20 mm/a的速度向NNW向运动，具有右旋走滑兼拉张特征. （2）川滇块体围绕东喜马拉雅构造结顺时针旋转，GPS速度方向从构造结北侧的近东西向运动偏转到川滇菱形块体为向南或东南运动，并在滇西南地区呈弥散型分布，速率向东南逐渐减小. 其中，小江断裂带总体为左旋走滑. 红河断裂中段具有较低的走滑速率，而北段和南段具有较高的剪切速率. 大盈江断裂呈现出东西向拉张的特点，表现出明显的左旋走滑特征. 龙陵—瑞丽断裂呈右旋走滑兼拉张特征. 南汀河断裂、孟连断裂、景洪—打洛断裂等均处于低剪切状态，以左旋走滑为主. 西北—东南走向的澜沧断裂、无量山断裂则表现出右旋走滑特征，北西走向的龙陵—澜沧断裂带表现为右旋走滑为主兼具拉张性质. （3）实皆断裂、畹町断裂、南汀河断裂、无量山断裂中部等地区应变积累较快，其地震危险性值得关注. 本研究对于认识中缅边界地区的构造动力学特征，评估该区的地震灾害具有科学意义和现实需求.
中缅边界地区位于缅甸弧东缘—青藏高原东南缘—巽他板块的衔接地带，地质构造复杂，区内多条活动断裂横跨中缅两国. 为了研究中缅边界地区现今地壳形变特征，本文收集处理1998至2020年中国和缅甸的GPS数据，获得了中缅边界地区高空间分辨率的GPS速度场，并采用多尺度球面小波方法计算了多尺度应变率场. 结果表明：（1）印度板块向缅甸块体东侧强烈挤压俯冲作用导致位于缅甸弧的GPS测站以约30 mm/a的速度沿NNE向随着印度板块向青藏高原推挤，缅甸弧地区剪切应变积累明显，主压应变率在弧外侧表现为垂直构造走向的近东西向挤压，在弧内侧与伊洛瓦底江盆地表现为平行构造的近南北向挤压. 实皆断裂处于主应变率与剪应变率的高值区，存在分段活动性：北段两侧的速度呈现明显的差异，剪切应变积累显著，呈现右旋剪切运动和缩短；中段以约20 mm/a的速度向NNW向运动，具有右旋走滑兼拉张特征. （2）川滇块体围绕东喜马拉雅构造结顺时针旋转，GPS速度方向从构造结北侧的近东西向运动偏转到川滇菱形块体为向南或东南运动，并在滇西南地区呈弥散型分布，速率向东南逐渐减小. 其中，小江断裂带总体为左旋走滑. 红河断裂中段具有较低的走滑速率，而北段和南段具有较高的剪切速率. 大盈江断裂呈现出东西向拉张的特点，表现出明显的左旋走滑特征. 龙陵—瑞丽断裂呈右旋走滑兼拉张特征. 南汀河断裂、孟连断裂、景洪—打洛断裂等均处于低剪切状态，以左旋走滑为主. 西北—东南走向的澜沧断裂、无量山断裂则表现出右旋走滑特征，北西走向的龙陵—澜沧断裂带表现为右旋走滑为主兼具拉张性质. （3）实皆断裂、畹町断裂、南汀河断裂、无量山断裂中部等地区应变积累较快，其地震危险性值得关注. 本研究对于认识中缅边界地区的构造动力学特征，评估该区的地震灾害具有科学意义和现实需求.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-082
摘要:
本文介绍了我国曲靖非相干散射雷达的主要技术方案，结合实测数据分析表明该雷达具备了电离层电子密度与等离子体温度观测、空间碎片凝视探测与月球二维成像探测等能力，可用于研究电离层F层气候学特征、电子密度暴时变化与异常增强等天气事件、E-F谷区结构与变化、约3 cm以上尺寸空间碎片的分布特征与模型、月球不同区域的散射回波特性等. 下一步将重点开展低电离层与北驼峰结构及演化过程、电离层暴时与扰动特性观测.
本文介绍了我国曲靖非相干散射雷达的主要技术方案，结合实测数据分析表明该雷达具备了电离层电子密度与等离子体温度观测、空间碎片凝视探测与月球二维成像探测等能力，可用于研究电离层F层气候学特征、电子密度暴时变化与异常增强等天气事件、E-F谷区结构与变化、约3 cm以上尺寸空间碎片的分布特征与模型、月球不同区域的散射回波特性等. 下一步将重点开展低电离层与北驼峰结构及演化过程、电离层暴时与扰动特性观测.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-067
摘要:
喜马拉雅东构造结地处印欧大陆碰撞前缘，主要受喜马拉雅、拉萨、羌塘、川滇等地块和印度板块相互作用，区域构造变形强烈，是喜马拉雅造山带变形最强烈的地区之一，地震频发且主要呈条带状展布. 为揭示该地区地震活动及发震机制、断裂现今运动状态和区域应力应变模式，本文以喜马拉雅东构造结及周缘地区为研究区，采用双差定位法对2008—2018年间65663个M≥1.0的地震事件进行重定位，应用CAP方法对2009—2021年间163个M≥3.5的地震事件进行震源机制解反演. 在此基础上，收集研究区前人所得震源机制解共1156个，使用区域阻尼应力张量反演获得了中上地壳（0～35 km）区域应力场. 研究结果显示，区内地震主要沿断裂展布，其中喜马拉雅东构造结、高原中部拉张裂谷、川滇地块和滇缅地块地震活动频繁. 地震深度主要分布于5～25 km，川滇和滇缅地块内部地震相对于拉萨、羌塘地块的数量和优势深度有明显增大. 不同类型的震源机制分布具有明显规律性，东构造结处各种机制类型地震频发；走滑型震源机制主要沿大型边界断裂分布；正断机制地震发生于川滇地块的西边界断裂；逆断地震发育于印欧大陆碰撞前缘. 研究区主压应力轴水平方向从喜马拉雅、拉萨、羌塘、川滇、滇缅地块大致以东构造结为中心近顺时针旋转，且东构造结顶部、川滇地块北西部等地区呈现出强烈的局部不均匀性.
喜马拉雅东构造结地处印欧大陆碰撞前缘，主要受喜马拉雅、拉萨、羌塘、川滇等地块和印度板块相互作用，区域构造变形强烈，是喜马拉雅造山带变形最强烈的地区之一，地震频发且主要呈条带状展布. 为揭示该地区地震活动及发震机制、断裂现今运动状态和区域应力应变模式，本文以喜马拉雅东构造结及周缘地区为研究区，采用双差定位法对2008—2018年间65663个M≥1.0的地震事件进行重定位，应用CAP方法对2009—2021年间163个M≥3.5的地震事件进行震源机制解反演. 在此基础上，收集研究区前人所得震源机制解共1156个，使用区域阻尼应力张量反演获得了中上地壳（0～35 km）区域应力场. 研究结果显示，区内地震主要沿断裂展布，其中喜马拉雅东构造结、高原中部拉张裂谷、川滇地块和滇缅地块地震活动频繁. 地震深度主要分布于5～25 km，川滇和滇缅地块内部地震相对于拉萨、羌塘地块的数量和优势深度有明显增大. 不同类型的震源机制分布具有明显规律性，东构造结处各种机制类型地震频发；走滑型震源机制主要沿大型边界断裂分布；正断机制地震发生于川滇地块的西边界断裂；逆断地震发育于印欧大陆碰撞前缘. 研究区主压应力轴水平方向从喜马拉雅、拉萨、羌塘、川滇、滇缅地块大致以东构造结为中心近顺时针旋转，且东构造结顶部、川滇地块北西部等地区呈现出强烈的局部不均匀性.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-073
摘要:
下地幔体积占地球总体积50%以上，对地球的演化具有重要的影响. 早期研究认为下地幔的组分比较均一，但1970年代以来，地震层析成像揭示了地球的深部速度结构，发现下地幔存在很多复杂的波速异常区. 进入21世纪以后，台阵数据的积累和计算机技术的进步使我们能够进一步约束这些下地幔波速异常区的空间范围和波速结构，由于这些异常结构通常与俯冲板片和地幔柱等有紧密的联系，了解这些波速异常体的精细结构对于古板块的重建和地幔构造机制有重要的意义. 本文重点总结了近30年以来利用地震数据研究下地幔异常体的方法和结果，详细地描述了不同类型的波速异常区在全球范围内的分布情况及其特征，并逐一分析了不同类型波速异常构造体的成因. 下地幔LLSVP主要有两个，分别是非洲LLSVP和太平洋LLSVP，它们在横向上可扩展至数千千米，垂直方向上从核幔边界的高度超过1000 km. 现在观测结果发现LLSVP边界处的速度突变较大，主流的观点认为含有成分异常的热化学作用形成了LLSVP. ULVZ位于下地幔底部，其横向扩展大部分小于1000 km，但部分ULVZ的范围可以超过1000 km，高度仅为十几到几十千米，相应的S波速度异常可达−40%～−20%. 一般认为ULVZ的形成与地幔底部的部分熔融有关，而成分异常促进了部分熔融的发生. D"速度不连续面在很多地区也非常明显，特别是存在俯冲板块的地区，可能由于俯冲板块降低了核幔边界处的温度，使得pPv能够稳定存在，从而形成了稳定的D"速度不连续面. 除了波速异常之外，下地幔波速的各向异性也是值得关注的重点之一，因为各向异性直接反映了地幔流动状态. 现有研究结果表明，下地幔这几种主要的波速异常结构（LLSVP、ULVZ、 D"间断面、各向异性）在空间分布上密切相关，这些异常体可能与俯冲板片有关，其周围地幔温度和化学成分的差异可能是产生这些异常体的重要因素. 最后，本文还总结了中国地区的下地幔波速结构的结果，展望了我国未来在地幔波速异常和各向异性研究的方向.
下地幔体积占地球总体积50%以上，对地球的演化具有重要的影响. 早期研究认为下地幔的组分比较均一，但1970年代以来，地震层析成像揭示了地球的深部速度结构，发现下地幔存在很多复杂的波速异常区. 进入21世纪以后，台阵数据的积累和计算机技术的进步使我们能够进一步约束这些下地幔波速异常区的空间范围和波速结构，由于这些异常结构通常与俯冲板片和地幔柱等有紧密的联系，了解这些波速异常体的精细结构对于古板块的重建和地幔构造机制有重要的意义. 本文重点总结了近30年以来利用地震数据研究下地幔异常体的方法和结果，详细地描述了不同类型的波速异常区在全球范围内的分布情况及其特征，并逐一分析了不同类型波速异常构造体的成因. 下地幔LLSVP主要有两个，分别是非洲LLSVP和太平洋LLSVP，它们在横向上可扩展至数千千米，垂直方向上从核幔边界的高度超过1000 km. 现在观测结果发现LLSVP边界处的速度突变较大，主流的观点认为含有成分异常的热化学作用形成了LLSVP. ULVZ位于下地幔底部，其横向扩展大部分小于1000 km，但部分ULVZ的范围可以超过1000 km，高度仅为十几到几十千米，相应的S波速度异常可达−40%～−20%. 一般认为ULVZ的形成与地幔底部的部分熔融有关，而成分异常促进了部分熔融的发生. D"速度不连续面在很多地区也非常明显，特别是存在俯冲板块的地区，可能由于俯冲板块降低了核幔边界处的温度，使得pPv能够稳定存在，从而形成了稳定的D"速度不连续面. 除了波速异常之外，下地幔波速的各向异性也是值得关注的重点之一，因为各向异性直接反映了地幔流动状态. 现有研究结果表明，下地幔这几种主要的波速异常结构（LLSVP、ULVZ、 D"间断面、各向异性）在空间分布上密切相关，这些异常体可能与俯冲板片有关，其周围地幔温度和化学成分的差异可能是产生这些异常体的重要因素. 最后，本文还总结了中国地区的下地幔波速结构的结果，展望了我国未来在地幔波速异常和各向异性研究的方向.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2023-001
摘要:
子午工程二期计划在漠河、北京、武汉、深圳四地分别建设由一个发射站和三个接收站构成的电离层高频多普勒监测台阵. 本文介绍了为此研制的电离层高频多普勒监测仪的进展和试观测期间取得的一些观测结果. 通过与电离层测高仪进行交叉对比，设备的性能和探测能力得到了验证. 目前该设备已部署7个站点进行试观测，本文报告了该设备探测到的太阳耀斑导致的电离层扰动、电离层行进式扰动、大尺度电场导致的多站同时扰动等多种现象. 未来子午工程二期建成后，该设备将具备我国上空北至漠河、南至广东的电离层扰动监测能力，并与其它探测手段融合发挥空间天气综合监测网络的最大效能.
子午工程二期计划在漠河、北京、武汉、深圳四地分别建设由一个发射站和三个接收站构成的电离层高频多普勒监测台阵. 本文介绍了为此研制的电离层高频多普勒监测仪的进展和试观测期间取得的一些观测结果. 通过与电离层测高仪进行交叉对比，设备的性能和探测能力得到了验证. 目前该设备已部署7个站点进行试观测，本文报告了该设备探测到的太阳耀斑导致的电离层扰动、电离层行进式扰动、大尺度电场导致的多站同时扰动等多种现象. 未来子午工程二期建成后，该设备将具备我国上空北至漠河、南至广东的电离层扰动监测能力，并与其它探测手段融合发挥空间天气综合监测网络的最大效能.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-080
摘要:
精确的有限断层破裂分布模型对于研究震源物理机制、评估地震灾害等具有重要意义. 目前，有限断层反演通常采用线性最小二乘方法，但该方法存在一定局限性：（1） 不易评估完全的参数空间，因而不利于评估非高斯分布的参数不确定性；（2）为了提高反演稳定性，在反演中通常施加断层滑移平滑约束（正则化），但平滑强度的确定具有一定主观性；（3）断层几何设置不同使得反演结果不尽相同；（4）难以顾及地球速度模型不确定等. 与之对应，通过确定参数概率密度分布，贝叶斯反演提供了所有参数总体最优解，同时刻画不同参数之间协方差大小，可以有效克服上述问题. 特别是过去十余年间，随着计算机算力飞速提升，贝叶斯反演得到了越来越多应用. 通过阐释贝叶斯有限断层反演理论与技术，本文试图梳理近年来贝叶斯有限断层反演成果，最后展望贝叶斯有限断层反演发展趋势.
精确的有限断层破裂分布模型对于研究震源物理机制、评估地震灾害等具有重要意义. 目前，有限断层反演通常采用线性最小二乘方法，但该方法存在一定局限性：（1） 不易评估完全的参数空间，因而不利于评估非高斯分布的参数不确定性；（2）为了提高反演稳定性，在反演中通常施加断层滑移平滑约束（正则化），但平滑强度的确定具有一定主观性；（3）断层几何设置不同使得反演结果不尽相同；（4）难以顾及地球速度模型不确定等. 与之对应，通过确定参数概率密度分布，贝叶斯反演提供了所有参数总体最优解，同时刻画不同参数之间协方差大小，可以有效克服上述问题. 特别是过去十余年间，随着计算机算力飞速提升，贝叶斯反演得到了越来越多应用. 通过阐释贝叶斯有限断层反演理论与技术，本文试图梳理近年来贝叶斯有限断层反演成果，最后展望贝叶斯有限断层反演发展趋势.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-083
摘要:
火星是地球的姊妹星，研究火星对了解火星、地球乃至太阳系的演化具有重要意义. 自从1964年美国水手4号发射，首次成功地运用无线电掩星技术探知到火星的环境特征之后，国际上不少的火星任务都开展了掩星实验，取得了重要进展. 本文依据采用了无线电掩星技术进行勘探的火星探测器发射时间顺序展开调研，针对具有开创性的水手系列、火星全球勘测者、火星快车、火星大气挥发演化探测器、天问一号等，梳理分析和总结了各任务的火星无线电掩星方式以及所获取的廓线数量、位置分布、获取方式等产品信息，以及部分相关的研究结果. 本文还分析了当前火星无线电掩星探测方式存在的局限性，并探讨了可能的对策. 火星无线电掩星后续可重点考虑多颗星-星掩星结合星-地掩星方式形成掩星星座；并通过选用适当的信号探测频率、改进反演算法等方式进一步提高掩星质量；火星掩星探测手段还可与火星顶部探测雷达、直接探测等手段相结合，发展火星多源数据融合技术. 随着探测方式的不断改进，无线电掩星探测将是火星探测的重要手段. 未来会有数量越来越多、时间与空间覆盖越来越全面、精度越来越高的掩星数据用于火星的整个空间环境研究，包括大、中尺度乃至小尺度结构的特征与演化规律都将被人类掌握.
火星是地球的姊妹星，研究火星对了解火星、地球乃至太阳系的演化具有重要意义. 自从1964年美国水手4号发射，首次成功地运用无线电掩星技术探知到火星的环境特征之后，国际上不少的火星任务都开展了掩星实验，取得了重要进展. 本文依据采用了无线电掩星技术进行勘探的火星探测器发射时间顺序展开调研，针对具有开创性的水手系列、火星全球勘测者、火星快车、火星大气挥发演化探测器、天问一号等，梳理分析和总结了各任务的火星无线电掩星方式以及所获取的廓线数量、位置分布、获取方式等产品信息，以及部分相关的研究结果. 本文还分析了当前火星无线电掩星探测方式存在的局限性，并探讨了可能的对策. 火星无线电掩星后续可重点考虑多颗星-星掩星结合星-地掩星方式形成掩星星座；并通过选用适当的信号探测频率、改进反演算法等方式进一步提高掩星质量；火星掩星探测手段还可与火星顶部探测雷达、直接探测等手段相结合，发展火星多源数据融合技术. 随着探测方式的不断改进，无线电掩星探测将是火星探测的重要手段. 未来会有数量越来越多、时间与空间覆盖越来越全面、精度越来越高的掩星数据用于火星的整个空间环境研究，包括大、中尺度乃至小尺度结构的特征与演化规律都将被人类掌握.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-079
摘要:
正断层在青藏高原的隆升扩展演化中发挥了重要作用. 本文使用InSAR技术处理Sentinel-1 SAR影像数据获得了2020至2021年发生在青藏高原内部3次正断型地震的同震形变场. 基于Okada弹性位错模型和形变场信息反演了断层几何参数和断层面滑动分布，精确地确定了发震断层位置. 研究结果显示高原内部的这些正断型地震均以正断层活动方式为主，但还兼有一定的走滑运动；发震断层主要为倾角<60°的次级隐伏断层，且均为浅源地震，滑动分布主要集中在12 km以上. 结合地球物理资料，我们分析认为正断型地震广泛分布在青藏高原中部和南部弥散型地块内，不局限于半地堑构造相关地区，并且正断型地震的发生更依赖于伸展环境中的重力势能. 伴随正断层活动的走滑运动也反映了青藏高原内部物质向东运移的运动学和动力学特征.
正断层在青藏高原的隆升扩展演化中发挥了重要作用. 本文使用InSAR技术处理Sentinel-1 SAR影像数据获得了2020至2021年发生在青藏高原内部3次正断型地震的同震形变场. 基于Okada弹性位错模型和形变场信息反演了断层几何参数和断层面滑动分布，精确地确定了发震断层位置. 研究结果显示高原内部的这些正断型地震均以正断层活动方式为主，但还兼有一定的走滑运动；发震断层主要为倾角<60°的次级隐伏断层，且均为浅源地震，滑动分布主要集中在12 km以上. 结合地球物理资料，我们分析认为正断型地震广泛分布在青藏高原中部和南部弥散型地块内，不局限于半地堑构造相关地区，并且正断型地震的发生更依赖于伸展环境中的重力势能. 伴随正断层活动的走滑运动也反映了青藏高原内部物质向东运移的运动学和动力学特征.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-074
摘要:
玛湖凹陷砾岩储层岩性、孔隙结构复杂，造成储层流体识别困难. 通过区块原油样品获取原油不同温度下的体弛豫特征，并利用两种不同体弛豫特征的模拟油样开展实验；在此基础上，选取了部分砾岩样品通过真空加压饱和水、高速离心和真空饱和模拟油的方法快速建立了饱和水、束缚水和饱和油状态，进行流体及模拟不同油水饱和状态的核磁实验分析. 实验结果表明：岩心饱和水核磁T2谱的分布范围主要受表面弛豫影响，受油相体弛豫性质的影响，不同黏度油样饱和水状态的核磁谱均与饱和水核磁谱存在差异，就本次实验的岩心样品，油样越稀，差异越明显；含油核磁谱分布形态受油相体弛豫、表面弛豫、孔隙结构和润湿性的综合影响. 结合油样的体弛豫特性，利用多组分高斯拟合对两种油样饱和的砾岩核磁T2谱进行了分析，尝试对油相体弛豫信号进行了定量评价.
玛湖凹陷砾岩储层岩性、孔隙结构复杂，造成储层流体识别困难. 通过区块原油样品获取原油不同温度下的体弛豫特征，并利用两种不同体弛豫特征的模拟油样开展实验；在此基础上，选取了部分砾岩样品通过真空加压饱和水、高速离心和真空饱和模拟油的方法快速建立了饱和水、束缚水和饱和油状态，进行流体及模拟不同油水饱和状态的核磁实验分析. 实验结果表明：岩心饱和水核磁T2谱的分布范围主要受表面弛豫影响，受油相体弛豫性质的影响，不同黏度油样饱和水状态的核磁谱均与饱和水核磁谱存在差异，就本次实验的岩心样品，油样越稀，差异越明显；含油核磁谱分布形态受油相体弛豫、表面弛豫、孔隙结构和润湿性的综合影响. 结合油样的体弛豫特性，利用多组分高斯拟合对两种油样饱和的砾岩核磁T2谱进行了分析，尝试对油相体弛豫信号进行了定量评价.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-075
摘要:
南堡凹陷4号构造晚期成岩作用强烈、储层非均质性强、孔隙结构复杂，导致优质储层岩石物理特征不清及储层有效性评价难. 针对这一难题，综合利用岩心薄片鉴定、扫描电镜、X全岩衍射、毛管实验及测录、试油等数据对储层的沉积特征、成岩特征及孔隙结构特征开展相控研究，研究结果表明研究区东二、东三段沉积相主要发育辫状河三角洲相，沉积微相主要发育水下分流河道、分流间湾、河口坝等；依据成岩作用及矿物类型将成岩相划分为弱溶蚀相、黏土矿物充填相、碳酸盐胶结相、压实致密相四类；根据储层物性及压汞等数据将孔隙结构相划分为Ⅰ类大孔粗喉型、Ⅱ类大孔中喉型、Ⅲ类中孔细喉型、Ⅳ类小孔微喉型. 基于沉积、成岩、孔隙结构三种特征单元叠加聚类分析将储层岩石物理相划分为PF1-PF4四类，其中PF1为油气及油水产能高的优势储层，PF2为产能一般的含油储层，PF3为需要储层改造才有产能的较差储层，PF4为无效储层，通过测井响应规律建立岩石物理相分类评价标准，为研究区储层有效性评价、优势储层预测以及后续的滚动开发提供了技术支撑和坚实的理论基础.
南堡凹陷4号构造晚期成岩作用强烈、储层非均质性强、孔隙结构复杂，导致优质储层岩石物理特征不清及储层有效性评价难. 针对这一难题，综合利用岩心薄片鉴定、扫描电镜、X全岩衍射、毛管实验及测录、试油等数据对储层的沉积特征、成岩特征及孔隙结构特征开展相控研究，研究结果表明研究区东二、东三段沉积相主要发育辫状河三角洲相，沉积微相主要发育水下分流河道、分流间湾、河口坝等；依据成岩作用及矿物类型将成岩相划分为弱溶蚀相、黏土矿物充填相、碳酸盐胶结相、压实致密相四类；根据储层物性及压汞等数据将孔隙结构相划分为Ⅰ类大孔粗喉型、Ⅱ类大孔中喉型、Ⅲ类中孔细喉型、Ⅳ类小孔微喉型. 基于沉积、成岩、孔隙结构三种特征单元叠加聚类分析将储层岩石物理相划分为PF1-PF4四类，其中PF1为油气及油水产能高的优势储层，PF2为产能一般的含油储层，PF3为需要储层改造才有产能的较差储层，PF4为无效储层，通过测井响应规律建立岩石物理相分类评价标准，为研究区储层有效性评价、优势储层预测以及后续的滚动开发提供了技术支撑和坚实的理论基础.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-077
摘要:
本文主要回顾了气象卫星导风的发展历程并对未来发展方向进行了阐述. 引言部分首先回顾发展历程并介绍了导风发展史上的一些里程碑事件，分别对中国、美国、欧洲以及日本的气象卫星导风情况进行了简要介绍. 第一节详细总结了多种传统气象卫星导风算法的特点和关键技术，介绍了交叉相关法、形态辨认法以及亚像元法. 此外，还描述了五种较为常用的高度指定算法，对传统导风追踪算法以及高度指定算法的原理进行了详细地描述. 第二节归纳了最近几年基于计算机视觉和机器学习技术发展起来的多种新体制的气象卫星导风产品，分别介绍了光流法、三维导风以及中尺度导风的优势和研究背景. 最后，对比了传统与新型气象卫星各种导风算法的优缺点，展望了未来的发展趋势和应用前景. 特别是指出光流法导风有着空间分辨率高、三维导风能得到更多层风场的信息、中尺度导风则能对特殊天气如热带气旋实现高时空分辨率的观测的优势，并提出三维导风与中尺度导风的应用研究将是未来重要发展方向.
本文主要回顾了气象卫星导风的发展历程并对未来发展方向进行了阐述. 引言部分首先回顾发展历程并介绍了导风发展史上的一些里程碑事件，分别对中国、美国、欧洲以及日本的气象卫星导风情况进行了简要介绍. 第一节详细总结了多种传统气象卫星导风算法的特点和关键技术，介绍了交叉相关法、形态辨认法以及亚像元法. 此外，还描述了五种较为常用的高度指定算法，对传统导风追踪算法以及高度指定算法的原理进行了详细地描述. 第二节归纳了最近几年基于计算机视觉和机器学习技术发展起来的多种新体制的气象卫星导风产品，分别介绍了光流法、三维导风以及中尺度导风的优势和研究背景. 最后，对比了传统与新型气象卫星各种导风算法的优缺点，展望了未来的发展趋势和应用前景. 特别是指出光流法导风有着空间分辨率高、三维导风能得到更多层风场的信息、中尺度导风则能对特殊天气如热带气旋实现高时空分辨率的观测的优势，并提出三维导风与中尺度导风的应用研究将是未来重要发展方向.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-078
摘要:
2020年尼玛MW6.3地震发生在青藏高原羌塘块体依布茶卡地堑北部. 震中区域地质构造、地形地貌复杂，近场地面观测台站、数据较少. 合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR）技术具有全天侯、大范围、高空间分辨率等监测优势，能够弥补近场地面形变观测的不足. 然而，已有研究对该次地震发震断层、同震及震后断层滑动特征的观点存在差异，且仅采用运动学模型提取震后断层余滑特征. 本文利用哨兵1号（Sentinel-1）卫星升、降轨合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）影像和差分干涉测量技术提取该次地震不同视角的同震形变场，基于弹性半空间位错模型反演地震同震断层几何及滑动分布，采用应力驱动的震后余滑模型对震后断层滑动进行建模分析，并且探讨了地震发震断层及断裂带摩擦属性特征. 结果表明，升、降轨InSAR同震形变场在震中区域连续光滑、整体呈NNE-SSW走向，断层南东侧区域形变均较为显著且沿视线向以下降为主. 同震断层破裂以正断为主，兼有左旋走滑分量，走向角为31.43º，倾角为45.79º，同震断层滑动主要位于地下3.58～10.75 km，最大滑动量为1.33 m，矩震级为MW6.33. 应力驱动的震后余滑模型能够较好地解释尼玛MW6.3地震近6个月的InSAR震后形变场，震后余滑主要发生在同震断层显著滑动区域南西段的上侧、下侧及南西侧，最大值为47.2 cm. 尼玛MW6.3地震发震断层可能为位于依布茶卡—日干配错断裂中部、倾向SEE的正断层，发震断裂带摩擦属性可能非均匀.
2020年尼玛MW6.3地震发生在青藏高原羌塘块体依布茶卡地堑北部. 震中区域地质构造、地形地貌复杂，近场地面观测台站、数据较少. 合成孔径雷达干涉测量（Interferometric Synthetic Aperture Radar, InSAR）技术具有全天侯、大范围、高空间分辨率等监测优势，能够弥补近场地面形变观测的不足. 然而，已有研究对该次地震发震断层、同震及震后断层滑动特征的观点存在差异，且仅采用运动学模型提取震后断层余滑特征. 本文利用哨兵1号（Sentinel-1）卫星升、降轨合成孔径雷达（Synthetic Aperture Radar, SAR）影像和差分干涉测量技术提取该次地震不同视角的同震形变场，基于弹性半空间位错模型反演地震同震断层几何及滑动分布，采用应力驱动的震后余滑模型对震后断层滑动进行建模分析，并且探讨了地震发震断层及断裂带摩擦属性特征. 结果表明，升、降轨InSAR同震形变场在震中区域连续光滑、整体呈NNE-SSW走向，断层南东侧区域形变均较为显著且沿视线向以下降为主. 同震断层破裂以正断为主，兼有左旋走滑分量，走向角为31.43º，倾角为45.79º，同震断层滑动主要位于地下3.58～10.75 km，最大滑动量为1.33 m，矩震级为MW6.33. 应力驱动的震后余滑模型能够较好地解释尼玛MW6.3地震近6个月的InSAR震后形变场，震后余滑主要发生在同震断层显著滑动区域南西段的上侧、下侧及南西侧，最大值为47.2 cm. 尼玛MW6.3地震发震断层可能为位于依布茶卡—日干配错断裂中部、倾向SEE的正断层，发震断裂带摩擦属性可能非均匀.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-076
摘要:
极区平流层爆发性增温（SSW）是冬季半球最剧烈的大气扰动现象之一. SSW期间温度和风场的剧烈变化被认为是冬季半球中高层大气波动能量异常增强的主要原因. 流星雷达是能够稳定连续探测中间层和低热层风场的重要地基探测设备. 主要依托国家重大科技基础设施建设项目：“子午工程”，我国已建设了多个流星雷达观测台站，对中间层和低热层风场进行了长期稳定连续的监测，为揭示SSW期间中间层和低热层波动异常变化的物理机制提供了重要的观测资料. 本文简述了近年来以我国“子午工程”流星雷达监测数据为核心，SSW期间中高层大气行星波的研究进展和成果；深入讨论了冬季半球中高层大气行星波发生异常变化的主要激发机制. 随着“子午工程”二期十个流星雷达台站即将建成，本文对利用“子午工程”流星雷达监测台网进一步研究SSW期间中高层大气波动的变化特性进行了展望.
极区平流层爆发性增温（SSW）是冬季半球最剧烈的大气扰动现象之一. SSW期间温度和风场的剧烈变化被认为是冬季半球中高层大气波动能量异常增强的主要原因. 流星雷达是能够稳定连续探测中间层和低热层风场的重要地基探测设备. 主要依托国家重大科技基础设施建设项目：“子午工程”，我国已建设了多个流星雷达观测台站，对中间层和低热层风场进行了长期稳定连续的监测，为揭示SSW期间中间层和低热层波动异常变化的物理机制提供了重要的观测资料. 本文简述了近年来以我国“子午工程”流星雷达监测数据为核心，SSW期间中高层大气行星波的研究进展和成果；深入讨论了冬季半球中高层大气行星波发生异常变化的主要激发机制. 随着“子午工程”二期十个流星雷达台站即将建成，本文对利用“子午工程”流星雷达监测台网进一步研究SSW期间中高层大气波动的变化特性进行了展望.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-069
摘要:
位于吉林长白山西麓龙岗山脉中段的龙岗火山群是中国近代主要火山活动区之一. 通过对火山区2010—2020年多期GNSS（Global Navigation Satallite System）观测资料及1970—2010年多个时段的一、二等水准资料进行解算，获取现今三维地壳运动速度场. GNSS获取的水平运动速率从西向东增大，东部主要以拉张运动为主，连续面应变率场结果反映火山区位于膨胀区；一等水准路线长抚线和丹抚资料显示火山区以垂直上升运动为主，主要速率为0.55～1.83 mm/a，其中抚松—仙人桥—老山队一带为主要隆升区，速率多大于1.0 mm/a；该区域分布丰富的地热资源，也是地震多发地区. 邻近区域的二等水准路线梅通线速率相对较小，为0.23～0.77 mm/a. 结合对99个测点大地电磁数据三维反演得到的火山区深部电性结构：与隆升区对应的中下地壳赋存相对较浅的岩浆系统，电性边界带推测的浑江断裂北向延伸. 断裂附近的低阻体规模最大，向下延伸至地幔尺度. 最浅的低阻体位于最年轻的金龙顶子火山大约10 km以下位置，以上的高阻结构认为是岩浆溢流结束后的后撤和固结. 综合分析认为现今火山区地壳的膨胀隆升、地震活动与幔源物质的上涌、间断性的运移引起断层活动有关.
位于吉林长白山西麓龙岗山脉中段的龙岗火山群是中国近代主要火山活动区之一. 通过对火山区2010—2020年多期GNSS（Global Navigation Satallite System）观测资料及1970—2010年多个时段的一、二等水准资料进行解算，获取现今三维地壳运动速度场. GNSS获取的水平运动速率从西向东增大，东部主要以拉张运动为主，连续面应变率场结果反映火山区位于膨胀区；一等水准路线长抚线和丹抚资料显示火山区以垂直上升运动为主，主要速率为0.55～1.83 mm/a，其中抚松—仙人桥—老山队一带为主要隆升区，速率多大于1.0 mm/a；该区域分布丰富的地热资源，也是地震多发地区. 邻近区域的二等水准路线梅通线速率相对较小，为0.23～0.77 mm/a. 结合对99个测点大地电磁数据三维反演得到的火山区深部电性结构：与隆升区对应的中下地壳赋存相对较浅的岩浆系统，电性边界带推测的浑江断裂北向延伸. 断裂附近的低阻体规模最大，向下延伸至地幔尺度. 最浅的低阻体位于最年轻的金龙顶子火山大约10 km以下位置，以上的高阻结构认为是岩浆溢流结束后的后撤和固结. 综合分析认为现今火山区地壳的膨胀隆升、地震活动与幔源物质的上涌、间断性的运移引起断层活动有关.
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-037
摘要:
若能在短时间内了解发震区域的地表变形程度，对及时评估受灾程度、配合抗震救灾工作的开展具有重要意义. 空间大地测量技术具有监测精度高、空间分辨率高等优势，已广泛应用在地震形变监测相关领域. 通过处理空间大地测量数据得到的地震同震形变图能够直观地展现地震产生的地表形变，为判断发震区域受灾情况提供参考. 但是现实中，由于数据的获取存在滞后性，往往无法在地震发生后短时间内提供同震形变数据. 本文利用近实时USGS NEIC的震源机制解、地震弹性位错模型和地震经验公式，基于Java和Python语言开发了一种基于Android智能手机的地震形变模拟应用程序（简称：震形图APP
若能在短时间内了解发震区域的地表变形程度，对及时评估受灾程度、配合抗震救灾工作的开展具有重要意义. 空间大地测量技术具有监测精度高、空间分辨率高等优势，已广泛应用在地震形变监测相关领域. 通过处理空间大地测量数据得到的地震同震形变图能够直观地展现地震产生的地表形变，为判断发震区域受灾情况提供参考. 但是现实中，由于数据的获取存在滞后性，往往无法在地震发生后短时间内提供同震形变数据. 本文利用近实时USGS NEIC的震源机制解、地震弹性位错模型和地震经验公式，基于Java和Python语言开发了一种基于Android智能手机的地震形变模拟应用程序（简称：震形图APP
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doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-023
摘要:
合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术凭借全天时、全天候对地监测、高空间分辨率等特点，成为监测地表形变的重要手段，并广泛地应用到地震形变监测领域. 然而同震形变监测中最常用的D-InSAR技术在水域和植被覆盖严重等区域中容易受到时空失相关的影响，导致获取的同震形变场会受到严重的污染，此外还包含有大气延迟误差. 本文提出基于时序InSAR分析的高精度同震形变监测方法获取地震同震形变结果，主要是通过选择合适的干涉对和选择稳定点两步来提高形变场精度. 凭借充足的Sentinel-1A/B卫星SAR数据的支撑，利用大量震前和震后影像生成众多干涉图，按照一定标准挑选受误差影响较小的干涉图进行研究，减少大气延迟误差造成的影响；同时对震前影像的幅度图进行统计分析，从幅度值、相干性和幅度离散指数等方面设置阈值选择稳定点目标，削弱噪声干扰，提高形变场精度. 本文以2018年中国台湾花莲MW6.4地震为例，详细地介绍了高精度同震形变监测方法的数据处理流程，并与传统D-InSAR方法的结果进行了精度比较，结果表明本文方法能削弱形变场中的噪声误差，提高同震形变的信噪比. 应用本文方法获取了14个不同震级和位置的地震形变，结果表明通过选择稳定点的方式能提高形变场精度，且对于获取不同地震的同震形变场具有普遍适用性.
合成孔径雷达干涉测量（InSAR）技术凭借全天时、全天候对地监测、高空间分辨率等特点，成为监测地表形变的重要手段，并广泛地应用到地震形变监测领域. 然而同震形变监测中最常用的D-InSAR技术在水域和植被覆盖严重等区域中容易受到时空失相关的影响，导致获取的同震形变场会受到严重的污染，此外还包含有大气延迟误差. 本文提出基于时序InSAR分析的高精度同震形变监测方法获取地震同震形变结果，主要是通过选择合适的干涉对和选择稳定点两步来提高形变场精度. 凭借充足的Sentinel-1A/B卫星SAR数据的支撑，利用大量震前和震后影像生成众多干涉图，按照一定标准挑选受误差影响较小的干涉图进行研究，减少大气延迟误差造成的影响；同时对震前影像的幅度图进行统计分析，从幅度值、相干性和幅度离散指数等方面设置阈值选择稳定点目标，削弱噪声干扰，提高形变场精度. 本文以2018年中国台湾花莲MW6.4地震为例，详细地介绍了高精度同震形变监测方法的数据处理流程，并与传统D-InSAR方法的结果进行了精度比较，结果表明本文方法能削弱形变场中的噪声误差，提高同震形变的信噪比. 应用本文方法获取了14个不同震级和位置的地震形变，结果表明通过选择稳定点的方式能提高形变场精度，且对于获取不同地震的同震形变场具有普遍适用性.
2023, 54(5): 477-497.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-071
摘要:
断层相互作用与地震触发关系研究是震源物理学领域的热点问题，能够帮助认识强震的孕育过程与物理机理，在地震危险性分析与预测研究中也有良好的应用前景. 前人的综述文章从应力触发的基本原理、方法、适用性及多个震例研究的角度，提供了详细的阐述，然而从地震活动性分析这一角度对地震触发的介绍并不详尽，也未对这两个角度的结合和互补提供进一步的探讨. 本文从物理模型和统计模型两个角度，综述了过去几十年针对断层相互作用和地震触发机制研究的成果与进展；通过介绍速率-状态摩擦律，展现这一科学问题的内在统一性，并对目前存在的问题和未来的可能研究方向进行了梳理和展望. 从物理模型角度, 着重分析了断层相互作用来源的几个重要机制：静态应力触发、动态应力触发和黏弹性应力触发，以及计算的基本原理和方法. 在统计模型方面，介绍了地震活动性分析的基本原理和方法，重点分析了ETAS模型和b值在断层相互作用和地震触发机制中的应用. 从两个模型结合的角度，指出两者互相验证的统一内涵以及速率-状态摩擦律的基本原理和方法. 分析指出通过库仑应力计算和ETAS模型这两种不同的角度，可以综合研究多断层或地震之间的应力相互作用，并提供交叉验证，增加结果的可靠性；应用速率-状态摩擦律可以回溯性地研究地震序列的发生过程，为认识地震触发关系和断层相互作用提供了新的视角.
断层相互作用与地震触发关系研究是震源物理学领域的热点问题，能够帮助认识强震的孕育过程与物理机理，在地震危险性分析与预测研究中也有良好的应用前景. 前人的综述文章从应力触发的基本原理、方法、适用性及多个震例研究的角度，提供了详细的阐述，然而从地震活动性分析这一角度对地震触发的介绍并不详尽，也未对这两个角度的结合和互补提供进一步的探讨. 本文从物理模型和统计模型两个角度，综述了过去几十年针对断层相互作用和地震触发机制研究的成果与进展；通过介绍速率-状态摩擦律，展现这一科学问题的内在统一性，并对目前存在的问题和未来的可能研究方向进行了梳理和展望. 从物理模型角度, 着重分析了断层相互作用来源的几个重要机制：静态应力触发、动态应力触发和黏弹性应力触发，以及计算的基本原理和方法. 在统计模型方面，介绍了地震活动性分析的基本原理和方法，重点分析了ETAS模型和b值在断层相互作用和地震触发机制中的应用. 从两个模型结合的角度，指出两者互相验证的统一内涵以及速率-状态摩擦律的基本原理和方法. 分析指出通过库仑应力计算和ETAS模型这两种不同的角度，可以综合研究多断层或地震之间的应力相互作用，并提供交叉验证，增加结果的可靠性；应用速率-状态摩擦律可以回溯性地研究地震序列的发生过程，为认识地震触发关系和断层相互作用提供了新的视角.
2023, 54(5): 498-511.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-058
摘要:
震后早期快速、准确的余震预测对震后灾害风险应对和采取有效的处置措施十分重要. 震后早期阶段地震目录不完整性是影响现有余震预测方法快速、准确预测的关键因素. 近年来，随着技术和模型的发展，使得震后早期数据缺失阶段的余震预测成为可能. 本文针对震后早期数据缺失阶段难以开展有效的余震预测问题，分别从提升余震检测率角度阐述了匹配滤波技术和深度学习技术，从统计地震学的余震补齐角度阐述了双尺度变换技术，从最大限度利用余震信息实时预测角度阐述了Omi模型和Lippiello模型等研究进展，分析了各类方法的优劣势，并提出了综合解决震后早期数据缺失阶段余震预测“瓶颈期”问题的技术路线，为从事地震检测、余震预测以及震后趋势研判等相关工作的科研人员提供科学参考.
震后早期快速、准确的余震预测对震后灾害风险应对和采取有效的处置措施十分重要. 震后早期阶段地震目录不完整性是影响现有余震预测方法快速、准确预测的关键因素. 近年来，随着技术和模型的发展，使得震后早期数据缺失阶段的余震预测成为可能. 本文针对震后早期数据缺失阶段难以开展有效的余震预测问题，分别从提升余震检测率角度阐述了匹配滤波技术和深度学习技术，从统计地震学的余震补齐角度阐述了双尺度变换技术，从最大限度利用余震信息实时预测角度阐述了Omi模型和Lippiello模型等研究进展，分析了各类方法的优劣势，并提出了综合解决震后早期数据缺失阶段余震预测“瓶颈期”问题的技术路线，为从事地震检测、余震预测以及震后趋势研判等相关工作的科研人员提供科学参考.
2023, 54(5): 512-531.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-038
摘要:
地震应力降标志震源破裂过程中作用在断层系统上的应力释放水平，是刻画震源物理过程和预测震源辐射特性的重要参数. 地震应力降主要受控于构造环境、震源机制和地震类型等. 观测得到的应力降还受到观测频带的影响，所以它的绝对值难以准确测定. 采用体波、面波以及零频观测（大地测量、GPS、InSAR）等不同类型的数据获得的应力降也存在差异. 对于地震波数据，通常采用间接方法去除传播路径中的衰减效应并获得震源激发谱，进而估计应力降. 随着宽频带地壳Lg波衰减模型的建立，可以构建直接校正路径衰减的方法，从而获得对Lg波震源激发函数的准确估计. 进而通过对观测和理论震源谱的拟合获得整个地震序列中各个地震的标量地震矩、拐角频率和高频下降率等震源参数，再根据断层模型计算应力降. 本文分别以青藏高原东缘典型的构造地震2017年Ms7.0九寨沟地震和潜在的工业注水诱发地震2019年Ms6.0长宁地震为例，计算两个地震序列应力降的时-空变化过程，探索构造地震与诱发地震之间的潜在的物理差异. 2017年九寨沟地震的主震应力降为27 MPa，余震震级和应力降均呈快速下降趋势. 2019年长宁地震的主震应力降为32 MPa，余震序列的应力降以起伏形式缓慢下降，并曾出现过与主震应力降数值相当的余震. 这一现象主要来源于长宁地区长期的工业注水干扰了区域应力场，提升了断层内的流体静压力并降低了断层滑动的驱动应力. 这一过程需经过震后较长的时间才能恢复. 上述两个地震序列具有相似的主震应力降但属于完全不同的类型，说明在该区域无法通过单独观测主震应力降来区分构造与诱发地震，而通过研究整个序列中应力降的时-空发展过程则有可能揭示出与此有关的进一步信息.
地震应力降标志震源破裂过程中作用在断层系统上的应力释放水平，是刻画震源物理过程和预测震源辐射特性的重要参数. 地震应力降主要受控于构造环境、震源机制和地震类型等. 观测得到的应力降还受到观测频带的影响，所以它的绝对值难以准确测定. 采用体波、面波以及零频观测（大地测量、GPS、InSAR）等不同类型的数据获得的应力降也存在差异. 对于地震波数据，通常采用间接方法去除传播路径中的衰减效应并获得震源激发谱，进而估计应力降. 随着宽频带地壳Lg波衰减模型的建立，可以构建直接校正路径衰减的方法，从而获得对Lg波震源激发函数的准确估计. 进而通过对观测和理论震源谱的拟合获得整个地震序列中各个地震的标量地震矩、拐角频率和高频下降率等震源参数，再根据断层模型计算应力降. 本文分别以青藏高原东缘典型的构造地震2017年Ms7.0九寨沟地震和潜在的工业注水诱发地震2019年Ms6.0长宁地震为例，计算两个地震序列应力降的时-空变化过程，探索构造地震与诱发地震之间的潜在的物理差异. 2017年九寨沟地震的主震应力降为27 MPa，余震震级和应力降均呈快速下降趋势. 2019年长宁地震的主震应力降为32 MPa，余震序列的应力降以起伏形式缓慢下降，并曾出现过与主震应力降数值相当的余震. 这一现象主要来源于长宁地区长期的工业注水干扰了区域应力场，提升了断层内的流体静压力并降低了断层滑动的驱动应力. 这一过程需经过震后较长的时间才能恢复. 上述两个地震序列具有相似的主震应力降但属于完全不同的类型，说明在该区域无法通过单独观测主震应力降来区分构造与诱发地震，而通过研究整个序列中应力降的时-空发展过程则有可能揭示出与此有关的进一步信息.
2023, 54(5): 532-540.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-072
摘要:
速度脉冲型地震动对近断层区域工程结构有特殊的破坏作用，是造成近断层区域震害的主要影响因素之一. 开展近断层速度脉冲型地震动研究对揭示近断层区域工程结构的地震破坏机理、开展抗震设防以及抗震设计具有重要价值. 速度脉冲的有效识别是关键环节，主要历经定性、半定量、定量的过程. 其中定量识别方法具有可重复性、可批量处理等优点，越来越受到广泛认可和应用. 然而目前定量速度脉冲识别方法尚未有统一的、明确的判别原则. 本文从识别条件、基本原理、关键步骤、应用范围等方面系统总结并详细介绍了目前国内外常用的三类定量速度脉冲识别方法，即基于连续小波变换的速度脉冲识别方法、基于能量的速度脉冲识别方法以及多速度脉冲定量识别方法，并推荐了这三类方法中的代表方法，分析了其优缺点. 分析指出速度脉冲识别方法的不同，本质是速度脉冲主要特征波形的提取手段以及量化的判别标准的不同. 各种方法都有自身的优势，但由于速度脉冲记录波形的不稳定性，没有任何一种方法可以达到百分之百的识别率. 此外，现有的定量识别方法都是基于信号处理方法和脉冲特性基本原理，并未考虑速度脉冲产生机制. 因此需要综合上述三点来综合判别速度脉冲，形成完善的脉冲判别体系. 最后，探讨了定量的速度脉冲识别方法进一步提升的关键问题和研究重点.
速度脉冲型地震动对近断层区域工程结构有特殊的破坏作用，是造成近断层区域震害的主要影响因素之一. 开展近断层速度脉冲型地震动研究对揭示近断层区域工程结构的地震破坏机理、开展抗震设防以及抗震设计具有重要价值. 速度脉冲的有效识别是关键环节，主要历经定性、半定量、定量的过程. 其中定量识别方法具有可重复性、可批量处理等优点，越来越受到广泛认可和应用. 然而目前定量速度脉冲识别方法尚未有统一的、明确的判别原则. 本文从识别条件、基本原理、关键步骤、应用范围等方面系统总结并详细介绍了目前国内外常用的三类定量速度脉冲识别方法，即基于连续小波变换的速度脉冲识别方法、基于能量的速度脉冲识别方法以及多速度脉冲定量识别方法，并推荐了这三类方法中的代表方法，分析了其优缺点. 分析指出速度脉冲识别方法的不同，本质是速度脉冲主要特征波形的提取手段以及量化的判别标准的不同. 各种方法都有自身的优势，但由于速度脉冲记录波形的不稳定性，没有任何一种方法可以达到百分之百的识别率. 此外，现有的定量识别方法都是基于信号处理方法和脉冲特性基本原理，并未考虑速度脉冲产生机制. 因此需要综合上述三点来综合判别速度脉冲，形成完善的脉冲判别体系. 最后，探讨了定量的速度脉冲识别方法进一步提升的关键问题和研究重点.
2023, 54(5): 541-557.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-070
摘要:
太阳风-磁层耦合和地球空间的动力学过程是空间天气的基本驱动要素，在系统尺度上认知这些过程对于空间物理和空间天气的研究至关重要. 太阳风电荷交换（solar wind charge exchange, SWCX）机制的提出，为磁层大尺度特性研究提供了一种全新的探测方式，即地球磁层的软X射线成像. SWCX发生在太阳风中的高价态重离子（例如C6+、N7+、O7+、O8+等）和中性原子或分子（例如地球空间中的中性氢原子，日球层中的中性氢原子和氦原子，彗星和其它行星上的水分子、CO2等）发生碰撞时. 太阳风离子得到一个或多个电子后进入激发态，随后在回到基态的过程中释放出一个或多个软X射线波段的光子. 地球磁层的SWCX软X射线辐射主要发生在日侧的磁鞘和极尖区，因此利用软X射线大范围成像技术可以对磁层进行远距离全景成像，从而在大尺度上认知太阳风-磁层相互作用的基本模式. 在此背景下，中欧联合空间科学卫星计划太阳风-磁层相互作用全景成像卫星（Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer, SMILE）得到立项和实施. SMILE卫星将针对日下点附近区域的磁层顶、弓激波、部分极尖区和地球极光进行成像探测，同时对太阳风等离子体和磁场进行原位测量. SMILE卫星计划于2024—2025年发射. 本文将阐述地球磁层软X射线辐射的机制、回顾磁层软X射线辐射观测证据及辐射特性方面的研究、总结磁层信号的模拟仿真进展、介绍磁层成像探测计划，并提出未来行星磁层软X射线成像探测的概念.
太阳风-磁层耦合和地球空间的动力学过程是空间天气的基本驱动要素，在系统尺度上认知这些过程对于空间物理和空间天气的研究至关重要. 太阳风电荷交换（solar wind charge exchange, SWCX）机制的提出，为磁层大尺度特性研究提供了一种全新的探测方式，即地球磁层的软X射线成像. SWCX发生在太阳风中的高价态重离子（例如C6+、N7+、O7+、O8+等）和中性原子或分子（例如地球空间中的中性氢原子，日球层中的中性氢原子和氦原子，彗星和其它行星上的水分子、CO2等）发生碰撞时. 太阳风离子得到一个或多个电子后进入激发态，随后在回到基态的过程中释放出一个或多个软X射线波段的光子. 地球磁层的SWCX软X射线辐射主要发生在日侧的磁鞘和极尖区，因此利用软X射线大范围成像技术可以对磁层进行远距离全景成像，从而在大尺度上认知太阳风-磁层相互作用的基本模式. 在此背景下，中欧联合空间科学卫星计划太阳风-磁层相互作用全景成像卫星（Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer, SMILE）得到立项和实施. SMILE卫星将针对日下点附近区域的磁层顶、弓激波、部分极尖区和地球极光进行成像探测，同时对太阳风等离子体和磁场进行原位测量. SMILE卫星计划于2024—2025年发射. 本文将阐述地球磁层软X射线辐射的机制、回顾磁层软X射线辐射观测证据及辐射特性方面的研究、总结磁层信号的模拟仿真进展、介绍磁层成像探测计划，并提出未来行星磁层软X射线成像探测的概念.
2023, 54(5): 558-571.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-045
摘要:
由等离子体层嘶声波引起的电子散射效应是地球内磁层电子损失的重要机制，也是地球内外辐射带间槽区形成的主要原因. 在量化嘶声波对高能电子散射效应的研究过程中，冷等离子体近似下的嘶声波色散关系被广泛应用. 然而在实际磁层等离子体环境中，热等离子体成分的存在会修正嘶声波的色散特性，进而也会影响嘶声波对高能电子的散射效应. 本文主要介绍了热等离子体影响嘶声波色散特性及其对电子散射效应的相关研究. 基于卫星波动观测数据的统计分析结果证实了热等离子体效应对嘶声波色散特性的修正作用；通过典型事例分析以及基于准线性理论的数值计算，分析了嘶声波散射高能电子对地磁活动条件和热等离子体参数（电子温度各向异性、热电子温度以及热电子占比）的依赖性. 结果表明，冷等离子体假设会高估100 keV以下能量电子以及较大投掷角范围内100 keV以上能量电子的散射系数，而低估较低投掷角范围内100 keV以上能量电子的散射系数. 此外，冷等离子体假设下共振区间会扩展到更低能量的电子，而基于观测的色散曲线结果则使100 keV以上电子与嘶声波的共振范围扩展到更小的投掷角区间. 随着热等离子体参数的增大，冷等离子体近似与热等离子体环境下的散射系数差异也逐渐增大. 相关研究结果对于模拟实际等离子体环境中嘶声波对电子的散射过程以及辐射带的动态演化具有重要意义.
由等离子体层嘶声波引起的电子散射效应是地球内磁层电子损失的重要机制，也是地球内外辐射带间槽区形成的主要原因. 在量化嘶声波对高能电子散射效应的研究过程中，冷等离子体近似下的嘶声波色散关系被广泛应用. 然而在实际磁层等离子体环境中，热等离子体成分的存在会修正嘶声波的色散特性，进而也会影响嘶声波对高能电子的散射效应. 本文主要介绍了热等离子体影响嘶声波色散特性及其对电子散射效应的相关研究. 基于卫星波动观测数据的统计分析结果证实了热等离子体效应对嘶声波色散特性的修正作用；通过典型事例分析以及基于准线性理论的数值计算，分析了嘶声波散射高能电子对地磁活动条件和热等离子体参数（电子温度各向异性、热电子温度以及热电子占比）的依赖性. 结果表明，冷等离子体假设会高估100 keV以下能量电子以及较大投掷角范围内100 keV以上能量电子的散射系数，而低估较低投掷角范围内100 keV以上能量电子的散射系数. 此外，冷等离子体假设下共振区间会扩展到更低能量的电子，而基于观测的色散曲线结果则使100 keV以上电子与嘶声波的共振范围扩展到更小的投掷角区间. 随着热等离子体参数的增大，冷等离子体近似与热等离子体环境下的散射系数差异也逐渐增大. 相关研究结果对于模拟实际等离子体环境中嘶声波对电子的散射过程以及辐射带的动态演化具有重要意义.
2023, 54(5): 572-580.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-062
摘要:
作为反映地球自转速率累积变化的参数（世界时UT1-UTC）和时变特性的参数（日长变化ΔLOD），UT1-UTC在现实项目中有重要应用，而ΔLOD则主要用于科学研究，联合两者探讨地球自转速率变化的规律有重要的意义. 本工作针对近50年的世界时观测数据分析其特性，重点关注近期出现的异常现象：2020年5月以来，地球自转趋势由原来的长期减慢逆转为加快；同时对日长变化序列进行分解，分析地球自转速率变化的可能激发源，并评估其中的气候因素对近期地球自转加快的贡献. 结果表明，扣除其他影响因素后，日长年际项与气候变化指数表现出高度的一致性；近三年期间，检测到两次中等强度的拉尼娜事件以及第二次事件的延续，其对近期地球自转加快的贡献大约为9%.
作为反映地球自转速率累积变化的参数（世界时UT1-UTC）和时变特性的参数（日长变化ΔLOD），UT1-UTC在现实项目中有重要应用，而ΔLOD则主要用于科学研究，联合两者探讨地球自转速率变化的规律有重要的意义. 本工作针对近50年的世界时观测数据分析其特性，重点关注近期出现的异常现象：2020年5月以来，地球自转趋势由原来的长期减慢逆转为加快；同时对日长变化序列进行分解，分析地球自转速率变化的可能激发源，并评估其中的气候因素对近期地球自转加快的贡献. 结果表明，扣除其他影响因素后，日长年际项与气候变化指数表现出高度的一致性；近三年期间，检测到两次中等强度的拉尼娜事件以及第二次事件的延续，其对近期地球自转加快的贡献大约为9%.
2023, 54(5): 581-586.
doi: 10.19975/j.dqyxx.2022-061
摘要:
乌克兰地球遥感卫星SiCH-2由2011年发射升空，目前已停止工作，处于失效失控状态，作为空间碎片目标由北美防空司令部（NORAD）提供两行根数（TLE）预报. 本文分析了光学系统的“猫眼”效应，以上海天文台卫星激光测距（SLR）系统实现对SiCH-2卫星进行激光测距，测量回波强度大，测距精度优于10 cm. 测距能力表明SiCH-2对激光反射回波达到合作目标带反射器的卫星激光测距水平，与光电探测设备“猫眼”效应分析的探测能力相当，测距数据结果表明该卫星处于自转状态，自转周期为4.3 s. 本文国内外首次实现基于“猫眼”效应对在轨目标的激光测距，为远距离空间目标的探测提供了新的方法，促进高精度激光探测技术的应用发展，有利于对失效或轨道异常的光学系统类光电探测系列卫星进行监视监测.
乌克兰地球遥感卫星SiCH-2由2011年发射升空，目前已停止工作，处于失效失控状态，作为空间碎片目标由北美防空司令部（NORAD）提供两行根数（TLE）预报. 本文分析了光学系统的“猫眼”效应，以上海天文台卫星激光测距（SLR）系统实现对SiCH-2卫星进行激光测距，测量回波强度大，测距精度优于10 cm. 测距能力表明SiCH-2对激光反射回波达到合作目标带反射器的卫星激光测距水平，与光电探测设备“猫眼”效应分析的探测能力相当，测距数据结果表明该卫星处于自转状态，自转周期为4.3 s. 本文国内外首次实现基于“猫眼”效应对在轨目标的激光测距，为远距离空间目标的探测提供了新的方法，促进高精度激光探测技术的应用发展，有利于对失效或轨道异常的光学系统类光电探测系列卫星进行监视监测.
1970年创刊，双月刊
主管单位：中国地震局
主办单位：中国地震局地球物理研究所
协办单位：中国地球物理学会 中国地震局地球物理勘探中心
出 版：《地球与行星物理论评（中英文）》编辑部
