本期汇集了计算地球动力学的一些文章.为了从整体上了解地球系统、实现对地球系统的管理和保持社会的可持续发展，人们对地球的了解，要从局部走向整体、从子系统走向整个系统、从定性走向定量、从盲目被动应对地球环境问题走向积极主动地优化影响和控制地球环境.
对慢地震研究中一些问题的研究现状进行了综述,包括:慢地震的定义及特征、慢地震的识别和定位、慢地震孕育的地质构造背景和产生的物理机制、慢地震孕育和发生过程的数值模拟等,也涉及到长周期前兆与慢地震的关系、慢地震与应力触发、地震活动性的关系.笔者认为,在中国起动慢地震研究,首先应解决慢地震识别、定位和震源机制问题,确切验证中国大陆是否存在慢地震.为此需要加强各个地区的台网观测密度和发展宽频带地震仪、应变仪、GPS、InSAR的综合观测,并应加强对多种资料的综合理论分析及模拟的能力.
综述了高温高压条件下岩石和矿物流变性的实验研究结果,总结了影响橄榄石集合体流变性能的各种物理和化学因素.岩石和矿物在高温高压条件下变形的微观机制主要有2种:扩散蠕变和位错蠕变.橄榄石集合体在扩散蠕变机制作用下,应变率ε和差应力之间的关系为线性;在位错蠕变机制作用下,差应力指数n约等于3.在相同差应力作用下,温度、熔融组分与橄榄石集合体的应变率是正相关的.含水条件下,橄榄石集合体的强度显著降低.颗粒度对差应力和应变率的影响比较复杂,低应变率和小颗粒度对应的差应力指数约等于1;高应变率和粗糙颗粒度时,n为3左右.
利用1987年1月至2001年12月的哈佛CMT目录和美国NEIC地震辐射能量目录,研究了全球范围内震源深度大于70km的地震的辐射能量与地震矩之比(或称折合能量)随地震矩的变化及其与震源深度之间的关系.结果表明对震源深度为70～400km的地震,折合能量随地震矩的增加而降低;对于深度大于400km的地震,折合能量随地震矩的增加而增加.这一特征与浅源地震似乎很不相同.
针对中强地震前是否会出现地震活动性增强现象的问题,研究了1990～2003年中国MS70以上地震.对于同一个地震事件,考虑了多个不同的时间和空间尺度,结果表明,中强震前的地震活动性远比用简单的应变加速释放模型来描述复杂得多.因此,将应变加速释放模型应用于地震危险性估计,仍需做更多的研究.
提出将工程测量中的平面应变花分析方法推广到地球球面上的广义应变花方法;并通过对已知位移和应变场的特例下的数值实验,比较常用的最小二乘配置法和广义应变花方法计算应变的精度.结果显示广义应变花法应变的计算精度比最小二乘配置法高.最后以中国川滇地区为例,利用GPS观测资料计算了地应变率场,并对计算方法和结果进行了分析讨论.
利用有限元方法,对存在复杂地形时,气温变化的影响深度,及造成的地应力和地倾斜变化的量值进行了估算.计算结果表明,地形造成的热汇聚和热发散会造成地下温度的不均匀分布,而不均匀的热胀冷缩会导致地应力和地倾斜复杂变化,其影响深度大于平地温度年变化涉及的深度.在地应力和地形变台站的选址和观测中应该注意气温年变化影响及其干扰排除问题.
根据GPS实测资料和三维粘弹性模型数值模拟分析,认为鄂尔多斯地块的现今水平运动状态可以分解为两个部分:一部分为其自身的逆时针旋转,另一部分从属于中国东部大陆整体运动,二者的叠加形成鄂尔多斯地块现今水平运动状态的宏观表现形式.这种认识可以较好地解释鄂尔多斯地块南北侧断层和东西侧断层旋转方式上的矛盾.此外,还提出一种描述鄂尔多斯地块与其周缘地块相互作用的新模式:“挤推阻碍模式”.该模式认为鄂尔多斯地块运动的主要驱动力是来自青藏地块东北缘NE向挤压力,同时华南地块和燕山地块对其南北边界存在推挤和阻碍作用.利用“挤推阻碍模式”可以从动力学的角度对鄂尔多斯地块及其周缘断裂带的现今水平运动状态进行解释.
对全球地形高程和Moho面深度(CRUST20模型)及上地幔各间断面深度数据进行了球谐分析.在此基础上,通过叠加前4阶模式得到了各类数据的空间大尺度分布信息,通过叠加振幅平方值最大的4项得到了各类数据的空间主能量分布.结果表明,Moho面和‘410’间断面的地形存在半球尺度的大尺度非对称性,而且南北半球非对称性比东西半球的更显著;而‘520’和‘660’间断面的地形起伏已没有半球尺度那么大的非对称性,而是尺度略小些的不对称性.
数值试验结果指出,用接收函数反演地壳速度结构时,在正演和反演过程中使用不匹配的地壳模型参数化方式,将对结果产生不良影响;同时发现,在处理实际资料时将接收函数归一化,可能会丢弃介质信息.在此基础上,改进了接收函数和近邻算法反演地壳速度结构的程序,并用来反演了海拉尔台下的地壳速度结构.
利用ISC报告中170550条P波到时资料(地震数为12500,台站数为928个,且地震和台站都分布在研究区内),对东亚及西太平洋边缘海(60°E～150°E,10°S～60°N)的深至300km的地壳上地幔三维速度结构进行了研究,分辨率达2°×2°.初步结果表明:(1)在研究区域内东西两部分的岩石圈与上地幔低速带的结构有非常明显的差异.横向上大体以108°E为界,纵向上以90km深度为界,东部与西部P波速度结构差异较大.西部是岩石圈汇聚增厚区,东部是岩石圈拉张减薄区.西部上地幔低速带不发育,东部低速带比西部厚.(2)青藏高原地壳岩石圈巨厚,上地幔低速带不明显.印度次大陆岩石圈板片以低角度下插到青藏高原之下.(3)日本海和菲律宾海地壳之下有高速体,可能是太平洋板块向东俯冲产生的.
依据有限变形理论,计算了不同壳幔密度结构条件下西沙海槽构造应力场及其有限变形.结果表明:现今海槽中部处于隆升状态,最大隆升速率可达7×10-3cma,上、下地壳分界面上有限变形水平应变分量exx在海槽中部为压性,南北两侧为张性;垂向应变分量ezz在中部为张性,两侧为压性.
利用自然邻点方法对离散的中国大陆地区大地热流观测数据和相对均匀的台湾地区重力观测数据进行了插值计算,并与地学中几种常用插值方法进行了比较.结果表明:自然邻点插值方法更适于处理分布不规则的观测数据.
首先对ISC、SCSN与CRN地震目录进行地方时转换,并进行序列统计,建立了地方时地震时间频度分布,然后对地震地方时序列做了频谱分析,以提取地震序列中的特征周期成分.地方时统计结果显示:(1)地震频度在地方时9时和19时附近最低,0时和13时附近最高;(2)存在以12h和24h为主的周期;(3)较大地震和小地震有不同的活动规律.频谱分析的结果表明,ISC、SCSN与CRN地震地方时序列除了存在12h、24h等特征周期对应日潮和半日潮之外,还存在117a、1a与175a等的周期,分别对应太阳黑子的活动周期、地球公转及接近对应月球升交点的回归年.
利用LOG算子和改进相干算法相结合来提高信噪比和地震资料分辨率,并同其他方法作了比较.模型数据与实际数据的应用效果证明,该方法具有较强的信噪分离作用,能有效提高地震资料分辨率,该方法是实用的.
提出了建立港口腹地空间经济模型的分析方法.针对实际应用中的分析数据量大的情况提出了包括概要腹地确定、定位性经济分析和特定元素空间经济模型建立的渐进的分析模式,提高了方法的适用性.以大连港为例进行了实例建模,表明空间经济模型在港口腹地服务潜力评估中具有较强的可操作性.
用偏离—份额法对东北三省的工业结构和竞争力进行分解,然后对计算结果进行了成因分析,得到一些具有启发意义的结论.认为东北三省工业发展宜首先应该找准方向,从改善结构和提高竞争力两方面着手,在根本上提升区域经济发展的能力.
本文改进了遥感热惯量模型,考虑到植被因素的影响,在植被覆盖区,使用双层模型中的土壤热能量平衡方程,同时在热传导方程的边界条件中引进显热通量和潜热通量,使热惯量模型的应用范围从裸土扩展到植被覆盖区.通过顺义地区的MODIS影像数据和同步野外测量数据对此模型进行验证,所获得的热惯量值与实测热惯量值进行比较,结果表明改进模型的实用性和可行性.
主要通过常规气象参数、湍流特性和能量闭合度对2套涡度相关系统的观测结果进行了比较研究.对2层高度湍流特性的研究中,以相似理论为基础,分析了垂直风速的标准差和稳定度参数zL(观测高度与莫宁霍夫长度比值)的关系,2层观测结果对垂直风速的标准差和稳定度参数zL的模拟方程显示23m观测数据的模拟结果更符合通用方程的经验参数.最后对2层高度的半年时间内(20030101)～(20030630)总体能量闭合度和能量闭合度的时间变化趋势作了对比研究.结果表明,39m观测结果的总体能量闭合度要高于23m的总体能量闭合度;但从各自的能量闭合度的时间变化来看,23m在冬季的能量闭合度要高于39m,而在春季39m的能量闭合度要高于23m.
观测资料显示大气CO2浓度具有非常明显的年际变化.通过分析年平均降水量和夏威夷MaunaLoa站大气CO2浓度的关系,发现大气CO2浓度年际增长量与全球陆地降水的年际增长量成正相关,提出了亚洲季风区云量变化对生态系统净生产力(NEP)有显著影响的假设.利用更高分辨率的月平均温度和降水资料,进一步分析研究大气CO2浓度的年际变化与温度以及降水变化的关系;利用1984～1993年的月平均卫星云资料,研究了云量变化与大气CO2浓度变化关系,结果发现全球CO2浓度年际增长量与低纬度地区陆地上空云量的年际增长量呈同步变化趋势.
