优先发表

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火星沙尘暴及其与大气波动的相互作用
吴兆朋, 李静, 李陶, 崔峻
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-022
摘要:
火星上的气候跟地球有着重要的相似之处,两者的比较研究对于我们更好地了解地球大气历史和未来的演化具有重要意义. 火星地表和大气中的沙尘及沙循环是火星气候系统中极为重要的一环,而沙尘暴是火星沙循环中最重要的动力学过程. 基于已有的火星沙尘暴和大气波动的研究结果,我们对火星沙尘暴的发生时间和空间尺度以及季节演化进行了归纳;并对火星大气潮汐和行星波的研究进行了总结,分析其对沙尘暴的响应特征,以及大气波动的动力学效应对沙尘暴传播和沙尘空间分布的调制作用;最后,结合其耦合作用对两者未来的发展进行了展望.
空间电场的原位测量
李坤, 崔峻, 魏勇
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-013
摘要:
在地球和行星空间中探测电场有助于我们理解空间中的电场结构和等离子体波动. 通过分析电场测量数据,我们还能反演得出普通能谱仪不能直接测量的磁层中占绝大多数的冷离子. 这些冷离子的来源为地球的电离层,通过极区的双极性电场加速而逃逸. 它们从电离层中的损失是地球大气层和宜居性演化的重要因素. 本文总结空间探测中主要使用的两种电场探测仪器,以及利用这两种仪器获得磁层冷离子参数的方法. 在目前已有的技术基础上,我们提出探测极区双极性电场(约10−6 Vm−1量级)的新仪器. 这个仪器有望搭载于极区运行的卫星上,为大气演化和宜居性演化提供重要线索.
水星磁层观测研究
钟俊
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-021
摘要:
水星磁层无辐射带、电离层、等离子层,大气层明显消失,只有微弱的外逸层. 由于磁层尺度小,行星内核感应效应较为明显. 行星空间环境显著区别于地球. “信使”号卫星对水星磁层的观测研究丰富了对水星空间环境的认识和理解. 本文主要从磁层尺度及变化性、磁场重联及磁通量绳的形成、典型磁层动力学活动过程、磁层行星重离子时空变化、极端太阳事件下磁层响应特征等方面对水星磁层“信使”号观测研究进展进行简要总结. 并对BepiColombo卫星探测进行相关问题研究展望.
国家需求在行星科学一级学科建设中的导向作用
魏勇
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-034
摘要:
进入21世纪以来,深空探测成为一项重要国家战略,5次月球探测工程任务和首次火星探测工程任务均取得了成功. 小行星采样返回、火星采样返回、木星探测、太阳系边际穿越、月球科研站等新的战略规划昭示了中华民族伟大复兴的雄心. 毫无疑问,我国已成为一个快速崛起的深空探测大国. 在此背景下,行星科学学科建设的滞后成为制约我国深空探测事业发展的一个显著瓶颈. 行星科学具有鲜明的基础研究属性,又与深空探测相辅相成. 因此,行星科学一级学科的建设方向应该是以国家战略需求为导向的基础研究,建设目标应当是“中国特色、中国风格、中国气派”的学科.
火星地震学与内部结构研究
孙伟家, 王一博, 魏勇, 赵亮
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-016
摘要:
目前世界多国掀起了第二次深空探测热潮. 火星是人类重点关注甚至有移民愿望的行星. 美国2018年发射了“洞察”号前往火星探测其内部结构,其科学目标是理解火星形成和演化过程. 洞察号搭载了三套科学设备,其中火星地震仪是最为成功的,并取得了若干的研究进展. 本文首先阐述火星地震学与内部结构研究进展,包括火星地震事件的识别过程、火星内部结构认识等. 然后介绍美国Insight计划实施过程中地震学相关的科学家团队、科学装备以及科学软件平台建设及相应的组织形式,并讨论其对我国开展火星内部结构探测的启示及发展建议.
中国地震科学实验场:地震预测与系统设计
吴忠良, 王龙, 李丽, 张晓东, 邵志刚, 李营, 孙珂, 车时
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-028
摘要:
巨行星空间环境研究进展
尧中华, 郭瑞龙, 袁憧憬, 潘东晓, 许严
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-019
摘要:
太阳系八大行星分为类地行星和巨行星,巨行星不仅体积和质量大,其磁场也相对更强. 土星的磁矩大约是地球的600倍,而木星的磁矩则有地球的20 000倍之大. 土星和木星巨大的磁矩也让其拥有比地球大很多的巨型磁层空间. 等离子体在巨行星的磁层空间中受到强大的电磁力而产生复杂的加速和输运过程,持续产生空间能量物质扰动. 本文将回顾巨行星磁层空间的能量物质循环基本图像、辐射带高能物理过程、磁层电离层耦合过程以及巨行星磁层空间的关键基本等离子体物理过程,尤其结合中国学者在这一领域的最新研究进展进行介绍.
火星弓激波的基本特征与位形模型
李一凡, 温霁鼎, 潘媛, 林海博, 郭建鹏
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-018
摘要:
由于火星没有内禀磁场,太阳风可以直接与火星大气和电离层相互作用,并在火星上游形成弓激波. 过去几十年,利用弗伯斯2号(Phobos 2)、火星环球探测者号(MGS)、火星大气与挥发物演化(MAVEN)等探测器对火星空间磁场和等离子体的探测,研究人员对火星弓激波的基本特征、影响火星弓激波位形的主要因素开展了大量研究和探索,建立了火星弓激波位形模型. 本文简要回顾了火星弓激波的探测历史和相关研究进展,重点关注火星弓激波的在轨观测特征、影响其位形的主要因素、火星弓激波二维和三维模型,并分析了一些值得探讨的科学问题.
日球层等离子体片及其行星空间天气效应
洪一纯, 郭建鹏, 赵丹
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-017
摘要:
日球层等离子体片是出现在日球层电流片附近的等离子体结构,具有离子数密度明显增强、磁场总强度下降、等离子体β增大等特征,是行星际扰动和行星空间天气的重要驱动源,被广泛关注和研究. 日球层等离子体片内可能存在局地电流片、等离子体波动和磁岛,也引起日趋深入的讨论. 本文简要介绍有关日球层等离子体片的一些研究进展,重点关注日球层等离子体片的源区、成因、就地观测特征和行星空间天气效应,并尝试分析一些值得探讨的科学问题.
远震波场正演模拟方法及应用
桑莹泉, 刘有山, 徐涛, 白志明, 解桐桐
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-011
摘要:
地震波场数值模拟是壳幔结构成像和深部探测的重要基础. 经典的远震波场模拟主要基于一维地球模型,包括解析法、半解析法和数值法等. 这些算法能够高效地计算理论地震图,但由于将地球假设为一维层状介质,难以考虑介质的横向非均匀性对地震波场的影响. 近年来随着计算机性能的不断提高,三维波场数值模拟方法得到快速发展,并被广泛用于局部/区域地震波场模拟及壳幔结构成像. 然而由于计算成本过高,实现全球尺度模型的高频地震波场数值模拟存在较大挑战,因而基于远震波场的混合数值模拟方法逐渐得到关注和应用. 混合法将计算区域分解为全球区域和局部区域,在全球区域中采用一维地球模型近似,应用快速算法计算全球高频理论地震图;在局部目标区域内采用三维数值方法(谱元法、有限差分法等)和注入技术,模拟地震波在非均匀介质中的传播,从而在波场计算的效率和精度之间达到平衡. 随着密集台阵观测的普及,对地下结构成像的分辨率提出了更高的要求,准确高效的地震波场混合模拟方法在高分辨率地震成像领域将发挥日益重要的作用. 本文系统地总结了远震波场数值模拟的一维模拟方法,并在此基础上重点介绍混合模拟方法的原理及应用.
中国地震科学实验场:起步与尝试
吴忠良, 李茜, 张晓东, 李丽, 汤毅, 车时, 胡春峰, 丁志峰
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-012
摘要:
纪念我的导师——万卫星院士
任志鹏
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-007
摘要:
2020年5月20日,万卫星院士永远离开了我们. 先生是学术造诣深厚的空间科学与行星物理学家,是个人魅力非凡的学术带头人,是我国行星物理学的开拓者和奠基人. 本文简要回顾了先生一生的学术轨迹,借此深切怀念先生!
微动H/V谱比方法
秦彤威, 王少曈, 冯宣政, 鲁来玉
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-003
摘要:
微动H/V谱比,即地表记录的不同频率地震背景噪声的水平分量与垂直分量的比值. 在工程地震领域,通常用V表示微动记录的垂直分量,用H表示微动记录的水平分量,测得作为频率函数的H/V谱比曲线后,依据一定的关系(通常是经验的),建立H/V谱比曲线的峰值与地层结构基阶共振频率之间的关系,从而估计沉积层厚度或场地放大因子,有时也称为HVSR(Horizontal-to-Vertical Spectral Ratio)或QTS(Qusi Transfer Spectrum)方法. 由于微动中波型成分的物理来源模糊不清,其主导能量究竟是Rayleigh波、S波或者其它波型成分存在争议,因此,虽然在工程地震领域获得了广泛应用,微动H/V谱比法仍然缺乏严格的理论解释. 这导致该方法趋于两个方向发展:一是从地震记录中,识别出Rayleigh波能量,计算Rayleigh波的ZH幅度比,又称Rayleigh波椭率(ellipticity). 之所以称为Rayleigh波ZH幅度比,是因为在地震层析成像领域,V常用来表示Rayleigh波水平分量的特征函数,多用Z表示Rayleigh波的垂直分量. 作为独立变量,Rayleigh波ZH幅度比对浅层速度结构更为敏感,在区域尺度地震层析成像领域获得广泛应用,用于弥补单独相(群)速度对浅层结构,尤其是沉积层结构约束不够的缺点. 这种方法意味着H/V谱比曲线中的主要能量是Rayleigh波,除了在区域尺度与Rayleigh波的频散和(或)接收函数联合反演地球结构之外,在工程物探领域,也利用Rayleigh波椭率反演近地表S波速度结构. 基于H/V谱比曲线的峰值推断场地响应的理论假设是SH波占据微动的主导能量,这与微动观测记录通常由Rayleigh波能量占据主导地位的情况不符,因此H/V谱比法的另一个研究方向是发展不同的背景噪声源模型,考虑可能贡献的背景噪声能量,解释H/V谱比曲线. 这样就避免了微动记录的主导成分是面波还是体波的争论,发展更适合或接近实际记录的微动模型解释H/V谱比曲线,该方向的发展是伴随地震干涉理论的发展而逐步发展起来的. 我们曾经对区域尺度的(地震事件或背景噪声)Rayleigh波ZH幅度比的研究和应用进行了评述. 本文主要评述微动H/V谱比法在工程地震领域和近地表S波速度结构反演中的应用及相应的理论解释. 包括基于SH波共振频率解释的微动H/V谱比法估计场地特征,基于Rayleigh波占据微动主导能量的Rayleigh波椭率在反演近地表速度结构中的应用,以及为解释实际微动H/V谱比曲线而发展的背景噪声源模型.
电离层日变化特性研究简述
刘立波, 陈一定, 张瑞龙, 乐会军, 张辉
, doi: 10.16738/j.dqyxx.2021-006
摘要:
电离层具有非常鲜明的日变化特性. 电离层日变化特性是认识包括逐日变化等众多电离层现象的出发点,也是电离层经验模型需要呈现的最基本特性. 本文简要介绍了有关电离层日变化的一些研究工作,重点关注以电场为核心的电离层日出变化、电离层午时咬失现象、电离层夜间增强,特别是以威德海异常为典型代表的中纬电离层夏季夜间异常变化. 评述了这些方面相关研究进展、目前存在的争议、需要特别注意的地方及应进一步探讨的问题.