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利用Yabuki&Matsu'ura反演方法研究日本东北地震和汶川地震的同震滑动模型

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作者：王阅兵中国地震局地震预测研究所

学位级别：硕士

随着GPS的发展及其精度的逐渐提高，其应用的学科领域越来越广，在地学中的应用也是飞速发展。特别是在Maruyama（1964）给出了在半无限、无限介质内的格林函数和Okada（1985）弹性半无限空间内点源和矩形断层的位错与地表形变之间的关... 详细信息

随着GPS的发展及其精度的逐渐提高，其应用的学科领域越来越广，在地学中的应用也是飞速发展。特别是在Maruyama（1964）给出了在半无限、无限介质内的格林函数和Okada（1985）弹性半无限空间内点源和矩形断层的位错与地表形变之间的关系表达式以后，GPS数据用于反演地下断层结构取得了快速的发展。通过地表形变数据来反演同震或无震滑动，以此了解孕震过程，研究孕震模式，进而预测预报地震的发生，这对减少震灾具有特殊的意义。论文主要研究了Yabuki&Masu’ur（a1992）反演方法的特点，讨论了Maruyama（1964）方法在计算格林函数时网格划分大小的问题，分析了利用该方法反演计算时断层几何参数偏差带来的影响，探索了利用该方法反演计算时数据密度对空间分辨率的问题，最后利用GPS观测得到的形变数据分别反演了日本东北地震和汶川地震，并开展了一些讨论。论文的主要研究工作包括以下几个部分：1.讨论了格林函数数值计算的收敛性。Maruyama（1964）方法在计算格林函数的时候，用到了格林函数的空间微分，然后对一个小区域进行积分，在对这个区域积分的时候采用了拉格朗日中值的近似方法，所以这就要求对计算的区域划分得足够小。当划分的块体小于1km的时候，在地表造成的相对误差已经可以在以内。在模拟反演过程中，先将给定断层几何参数沿Strike和Dip方向划分成24×12块，当计算每块断层面对地表的影响时，再将其等分成40×40块，这样可以将由划分区域大小所带来的相对误差控制在以内。2.利用Yabuki&Matsu’ura（1992）方法进行模拟计算验证了反演计算方法的可行性。首先通过给定的平面断层模型和滑动分布模型，计算地表观测点上理论形变量，因考虑实际观测数据的误差，在这个理论形变量中加入服从正态分布的随机误差，最后利用这个带有随机误差的观测量反演断层的滑动分布参数。在数据包含随机误差的情况下，利用Yabuki&Matsu’ura（1992）反演方法可以得到与给出的滑动分布相同的滑动分布特征。3.通过模拟计算讨论了断层几何参数偏差对反演结果的影响。文中分别从走向和倾向偏差的角度分析了反演结果的影响。研究发现这两个参数偏差与文中给出的Misfit统计值都是呈近似线性关系，这就要求在利用Yabuki&Matsu’ura（1992）反演方法计算时，要尽可能的减小走向和倾向偏差。同时确定了这个偏差在2°范围以内时，可以正确得到真实的滑动分布。同时，还讨论了由于数据密度分布不同对反演算法的影响。研究发现，地表观测到的形变数据均匀分布密度越大时，就越能准确地反映实际断层滑动分布特征。4.利用Yabuki&Matsu’ura（1992）反演方法计算了日本东北地震的同震滑动分布。首先，利用B样条插值的方法确定了一个曲面断层模型，这样的断层构造模型更加接近真实的模型，从而尽量减小由断层模型误差而带来的结果的不确定性。在反演过程中，先基于日本东北地震断层构造模型，通过模拟计算讨论了实际GPS观测点上观测到的同震形变数据分布能否反演得到真实的滑动分布的问题。然后，利用实际观测到的同震形变数据反演了断层滑动分布。结果显示，断层面上的最大滑动量为35m，大滑动量主要分布在浅于30km的震源中心上部，最大破裂发生在20km深度的地方，计算得到的地震矩为，相应的震级为9.0级。基于反演得到的滑动分布结果，并利用球体位错理论（Sun et al.,2009）计算方法计算了2011年日本东北地震对中国大陆东北地区的影响。计算结果表明日本东北地震在吉林和辽宁地区产生的影响比较大，这将改变该区域原有的应变分布状况。5.利用Yabuki&Matsu’ura（1992）反演计算了2008年汶川地震的同震滑动分布。由于此次地震的破裂结构非常复杂，为了便于分析和计算，采用四个平面断层模拟了断层的破裂结构，然后利用此模型反演了断层面上的滑动分布。反演结果表明：映秀-北川主破裂带的断层错动，在映秀附近以逆冲滑动为主，而在北川以北，其走滑运动明显大于逆冲，这一结果与震后地质调查结果和通过地震波研究获得的断层破裂特征相一致;反演得到的最大滑动量达到9.3m和9.6m，各对应于这次地震中地表破坏最为严重的北川和映秀地区;由所获得的滑动分布计算的地震矩为，对应的震级为Mw7.9。最后,基于汶川地震同震形变数据,分析了不同数据分布对反演结果的影响，并以此简单讨论了类似2011年日本东北地震的逆断层破裂反演结果的可靠性问题。

关键词： Yabuki&Matsu’ura反演方法格林函数日本东北地震汶川地震

GNSS观测的2021年5月22日玛多M_(S)7.4地震同震位移及其约束反演的滑动破裂分布

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地球物理学报 2022年第2期65卷 523-536页

作者：王阅兵李瑜蔡毅蒋连江师宏波江在森甘卫军中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 中国地震台网中心北京100045 中国兵器科学研究院北京100089 中国兵器北斗应用研究院北京100089 中国地震局地震预测研究所北京100036

2021年5月22日青海省果洛州玛多县发生M_(W)7.4地震,此次地震产生的地表破裂在空间上表现出明显的分段特征.本文基于不同来源的GNSS连续观测网数据获取了此次地震的精细三维同震形变场,结果显示:观测到的最大水平位移量达到280 mm,最大... 详细信息

2021年5月22日青海省果洛州玛多县发生M_(W)7.4地震,此次地震产生的地表破裂在空间上表现出明显的分段特征.本文基于不同来源的GNSS连续观测网数据获取了此次地震的精细三维同震形变场,结果显示:观测到的最大水平位移量达到280 mm,最大垂直形变量仅为25 mm,暗示此次地震的逆冲分量较小;此次地震具有较为明显的左旋走滑特征,同震形变基本对称,在NW-SE向的影响范围更广,该方向上水平同震形变大于3 mm的震中距范围超过500 km.进而,本文以余震精定位结果和GNSS观测到的三维同震形变场为约束,构建了地表破裂线为折线、倾角为85°、倾向西南的断层模型,反演了滑动破裂分布.结果显示:滑动破裂分布在震中两侧不均匀,均破裂到地表,破裂深度达到15 km左右,最大滑移量为4.73 m,计算的矩震级为M_(W)7.37.该结果与余震精定位结果具有很好的一致性,破裂的极值区正好位于早期余震空区,推测该余震空区未来的发震风险性较低.最后基于反演结果模拟计算了震中区域形变和应变场,结合应变值在断层地表迹线东南侧呈现挤压特征和已有的研究成果,推测此次地震增强了巴颜喀拉块体在东部地区挤压应力的积累特征,导致东部地区发震危险性增强,值得后续跟踪研究.

关键词：玛多M_(S)7.4地震 GNSS 同震位移滑动破裂分布

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“陆态网”GPS与GRACE的中国大陆地表垂直形变对比分析

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测绘学报 2018年第7期47卷 899-906页

作者：贾路路王阅兵连尉平相龙伟中国地震局发展研究中心北京100045 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430077

基于中国大陆构造环境监测网络的连续GPS观测数据,比较分析了中国大陆234个GPS台站和GRACE得到的地表垂直形变。GPS和GRACE垂直形变具有较好的一致性,反映了地表质量变化是引起GPS垂直形变非线性变化的重要因素之一,但二者也存在着一定... 详细信息

基于中国大陆构造环境监测网络的连续GPS观测数据,比较分析了中国大陆234个GPS台站和GRACE得到的地表垂直形变。GPS和GRACE垂直形变具有较好的一致性,反映了地表质量变化是引起GPS垂直形变非线性变化的重要因素之一,但二者也存在着一定的差异。为定量分析GPS和GRACE垂直形变的差异,探讨了热膨胀效应对GPS垂直位移的影响及区域地壳结构对GRACE估算地表垂直负荷形变的影响。结果表明,中国大陆50%以上的GPS台站热膨胀垂直形变周年振幅不小于1mm;对GPS进行热膨胀效应改正后,中国大陆GPS与GRACE垂直形变具有更好的一致性;GPS与GRACE垂直形变周年振幅比值由1.07±0.06变为1.01±0.05;热膨胀效应可以解释6.2%的GPS与GRACE垂直形变的差异,热膨胀效应改正可使GPS和GRACE垂直形变的一致性相对增加11.2%。是否顾及区域地壳结构引起的GRACE估算中国大陆垂直负荷形变的相对差异为2.5%。

关键词：中国大陆垂直形变 GPS GRACE 热膨胀区域地壳结构差异分析

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基于重标级差分析的时间序列分割方法

计算机工程与应用 2008年第29期44卷 223-225页

作者：王阅高学东北京科技大学经济管理学院北京100083

针对重标级差分析法(Rescaled Range Analysis,R/S)在时间序列挖掘中的应用,提出了一种基于R/S分析的时间序列分割模型和算法,该算法能够根据序列波动的聚集性和自相似的特征,将序列分割为多个子序列。实验结论表明该方法可以发现时间... 详细信息

针对重标级差分析法(Rescaled Range Analysis,R/S)在时间序列挖掘中的应用,提出了一种基于R/S分析的时间序列分割模型和算法,该算法能够根据序列波动的聚集性和自相似的特征,将序列分割为多个子序列。实验结论表明该方法可以发现时间序列的波动变化规律,方法有效、正确。

关键词：时间序列重标级差分析波动聚集自相似

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一种多功能水泵控制阀

热力发电 2004年第11期33卷 75-75,77页

作者：王阅兵张国鸿中油公司大庆石化分公司黑龙江大庆163714

中油公司大庆石化分公司水气厂供水车间采用的循环水泵及离心式清水泵的出口均装有电动闸阀和止回阀,以保证水泵轻载启动及停泵后防止介质倒流并消除水锤冲击对水泵可能造成的损坏.但多年运行实践证明,出口安装电动闸阀和止回阀对水泵... 详细信息

中油公司大庆石化分公司水气厂供水车间采用的循环水泵及离心式清水泵的出口均装有电动闸阀和止回阀,以保证水泵轻载启动及停泵后防止介质倒流并消除水锤冲击对水泵可能造成的损坏.但多年运行实践证明,出口安装电动闸阀和止回阀对水泵的安全运行存在诸多隐患,如遇到突然停电,闸阀不能及时关闭而造成外管路介质对水泵的水锤冲击;同时,由于水泵控制部分电器元件配置复杂,且容易受到温度、湿度、频频动作等影响,出现故障的几率增多.对此,新型的水泵控制装置PN1.0型多功能水泵控制阀(以下简称为多功能阀)能有效地避免上述安全隐患.

关键词：水泵控制阀技术参数工作原理

北斗导航系统精密单点定位在地壳运动监测中的应用分析

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测绘学报 2018年第1期47卷 48-56页

作者：王阅兵甘卫军陈为涛连尉平游新兆中国地震局地质研究所地震动力学国家重点实验室北京100029 地壳运动监测工程研究中心北京100045

主要基于7个台站观测到的BDS/GPS双模连续观测数据,时间跨度在2a以上,利用武汉大学自主研发的PANDA软件的精密单点定位模式,对比分析了BDS/GPS双模观测数据的单系统定位精度,并探讨了BDS在地壳运动监测中的能力。通过对这些观测数据的... 详细信息

主要基于7个台站观测到的BDS/GPS双模连续观测数据,时间跨度在2a以上,利用武汉大学自主研发的PANDA软件的精密单点定位模式,对比分析了BDS/GPS双模观测数据的单系统定位精度,并探讨了BDS在地壳运动监测中的能力。通过对这些观测数据的解算及分析,结果表明,BDS在水平向的定位精度约为17mm,垂向定位精度约为40mm;GPS在水平向的定位精度要优于10mm,垂向定位精度约为14mm。基线统计结果显示,BDS检测弱信号的能力要低于GPS,但仍能够准确反映站点间基线长度和变化率特征。对比分析BDS和GPS得到的速度场,结果显示,两套速度场在水平向之间差值约为1~2mm/a,且不存在系统性的差异。总体来看,虽然目前BDS精密单点定位精度要低于GPS,但是BDS目前仍可以用于监测形变量较大的地区地壳运动。

关键词：北斗卫星导航系统精密单点定位 PANDA 精度分析地壳运动监测

Yabuki&Matsu’ura方法在汶川M_W7.9地震反演中的应用

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地震 2012年第2期32卷 121-128页

作者：王阅兵金红林付广裕中国地震局地震预测研究所北京100036

2008年5月12日,青藏高原东缘龙门山断裂带发生汶川MW7.9地震,该地震使得北川—映秀断裂、灌县—江油断裂发生了同震破裂。本文主要利用震后通过复测获得的GPS同震形变场,采用Yabuki&Matsu’ura反演计算方法和分段平面断层模型,反演了地... 详细信息

2008年5月12日,青藏高原东缘龙门山断裂带发生汶川MW7.9地震,该地震使得北川—映秀断裂、灌县—江油断裂发生了同震破裂。本文主要利用震后通过复测获得的GPS同震形变场,采用Yabuki&Matsu’ura反演计算方法和分段平面断层模型,反演了地震同震滑动分布。结果表明:映秀—北川主破裂带的断层错动,在映秀附近以逆冲滑动为主,而在北川以北,其走滑运动明显大于逆冲,这一结果与震后地质调查结果与通过地震波研究获得的断层破裂特征相一致;反演得到的最大滑动量达到9.3m和9.6m,分别对应于这次地震中地表破坏最为严重的北川和映秀地区;由所获得的滑动分布计算的地震矩为8.07×1020 N.m,对应的震级为MW7.9。研究结果初步显示,Yabuki&Matsu’ura反演方法可适用在内陆地震断层反演计算中。

关键词：汶川地震 GPS同震形变场 Yabuki&Mattsu'ura反演方法分段平面断层模型

基于供应链市场响应周期函数的汽车产品研发流程设计

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科技进步与对策 2008年第9期25卷 11-13页

作者：王阅高学东陈刚北京科技大学经济管理学院北京100083 吉林大学管理学院吉林长春130025

产品生命周期变短、市场竞争日趋激烈使得汽车企业必须重新审视自己的产品研发活动,其目的是为了提高新产品的市场导入速度和市场命中率。汽车企业传统的产品研发活动应该向市场和供应链构建2个方向延伸。新的产品研发流程应包括3个步骤... 详细信息

产品生命周期变短、市场竞争日趋激烈使得汽车企业必须重新审视自己的产品研发活动,其目的是为了提高新产品的市场导入速度和市场命中率。汽车企业传统的产品研发活动应该向市场和供应链构建2个方向延伸。新的产品研发流程应包括3个步骤:第一,市场调研、竞争对手产品的剖析;第二,研发计划的制定;第三,基于供应链的产品研发。在此新的产品研发活动中,顾客导向的设计、研发资金的杠杆作用以及联合设计是可供采用的策略。

关键词：供应链响应周期响应效率 R&D

利用Yabuki & Matsu′ura反演方法计算2011年日本东北地区太平洋海域M_w9.0级地震同震滑动分布

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地球物理学报 2012年第8期55卷 2551-2560页

作者：王阅兵金红林付广裕孟国杰中国地震局地震预测研究所北京100036

Yabuki&Matsu′ura反演方法是利用ABIC最佳模型参数选取方法和平滑的滑动分布作为约束条件,由形变观测数据计算发震断层滑动分布.本文基于日本列岛同震GPS观测数据和发震断层曲面构造模型,利用Yabuki&Matsu′ura反演方法计算2011年日本... 详细信息

Yabuki&Matsu′ura反演方法是利用ABIC最佳模型参数选取方法和平滑的滑动分布作为约束条件,由形变观测数据计算发震断层滑动分布.本文基于日本列岛同震GPS观测数据和发震断层曲面构造模型,利用Yabuki&Matsu′ura反演方法计算2011年日本东北地区太平洋海域Mw9.0级地震的发震断层同震滑动分布.反演结果表明,断层面上的最大滑动量为35m,较大滑动分布在浅于30km的震源中心上部,最大破裂集中在20km深度的地方.其地震矩约为3.63×1022 N.m,对应的矩震级为Mw9.0.模拟结果显示Yabuki&Matsu′ura反演方法更适用于倾角低于40°的断层模型反演.最后,本文基于上述方法获得的发震断层滑动模型,利用地球体位错理论正演计算该地震在中国及其邻区产生的远场形变,正演计算结果基本可以解释由中国GPS陆态网络观测到的同震形变.

关键词： Yabuki & Matsu′ura反演方法 Akaike′s Bayesian Information Criterion(ABIC) 断层滑动分布模型日本Mw9.0级地震