32-EFT.WP.Cosmo.LayeredSea v1.0 | 第13章 应用场景与案例

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第13章 应用场景与案例

I. 一句话目标

一句话目标：围绕层化 Energy Sea 的 SeaProfile → n_eff → T_arr/ΔT_arr 全链路，给出可直接落地的六类核心场景（A…F）与一个端到端综合案例的输入/输出、步骤化流程、接口映射与合格判据/否证线，确保工程实现可审计、可复现、可对照。

II. 范围与非目标

• 覆盖：场景化目标、数据契约与接口族对接、两口径/差分/能量一致/薄厚层一致的审计要点、日志与发布口径、常见风险与防护。
• 非目标：不复述第3–12章推导与误差细节；不提供装置级硬件与外部观测管线。

III. 术语与符号最小集

• 层与剖面：SeaProfile，W_k(chi)，Xi_k(chi)，Sigma_sea，Delta_k，交点 { ell_i }。
• 传播与口径：n_eff(x,t,f)（n_eff ≥ 1），c_ref，T_arr（常量外提/一般口径）。
• 观测与差分：T_arr_obs(f, gamma)，Delta_T_arr_obs(f1,f2, gamma)。
• 能量三元组：R_sea，T_trans，A_sigma（R_sea + T_trans + A_sigma = 1）。
• 一致性：两口径 eta_T，薄厚层 tau_switch；命名隔离：T_fil ≠ T_trans，n ≠ n_eff。

IV. 场景 A｜层参数识别（SeaProfile 反演）

目标：基于多频带、跨角度路径的到达时数据，反演层参数 { chi_k, Delta_k, sigma_k, a_{lm}^{(k)} } 与 RTParams 曲线。

输入

• Observations：T_arr_obs(f_m, gamma_a) 与不确定度；f_grid；coords_spec/units_spec/metric_spec；已标定或待标定 c_ref。
• 先验：Phi_T, grad_Phi_T 或其可测近似；初始 SeaProfile。

输出

• theta_hat（层参数）与协方差；RTParams（R_sea(f), T_trans(f), A_sigma(f)）；一致性指标 eta_T、tau_switch 与下界余量。

流程（模板接口族 → 建议 I60-*）

1. I.Path.Capture/I.Path.Segment → capture_path，detect_sea_intersections。
2. I.Build.Phi/I.Build.Neff → apply_sea_matching，estimate_neff_sea。
3. I.Fit.Profile → fit_sea_profile 得 theta_hat；I.RT.Estimate → estimate_RT_sea。
4. I.Consistency.DualMode|ThinThick → check_dual_arrival_consistency，consistency_thin_vs_thick_LS。
5. I.Report.Emit → 归档报告与日志。

合格判据：|Residual| ≤ GB；eta_T ≤ 阈值；tau_switch ≤ 门限；R_sea + T_trans + A_sigma = 1；n_eff^± ≥ 1。
否证线：稳定 n_eff < 1 或 eta_T/τ_switch 超阈且回溯无解。

V. 场景 B｜跨层传播估计（内/层/外分段）

目标：在显式 Region_in/layer/out 分层下计算跨层 T_arr，并审计界面匹配与能量一致。

输入/输出

• 输入：SeaProfile，路径集 { gamma_a } 与 { ell_i }，Phi_T/grad_Phi_T，c_ref，mode。
• 输出：分段 T_arr_i 与合成 T_arr_total；R_sea/T_trans/A_sigma 余量与侧限报告。

流程

1. apply_sea_matching → estimate_neff_sea 得 n_eff^±。
2. segment_integrals（必要时 interface_correction_sea）。
3. estimate_RT_sea 审计能量一致。

合格/否证：能量一致与侧限达标/失败；分段端点显式入积；无跨界面插值。

VI. 场景 C｜频带差分隔离 path term

目标：在同一路径上用 Delta_T_arr_obs 隔离 n_path 并拟合带内阶次。

输入/输出

• 输入：Observations，f_grid，gamma，SeaProfile 或 n_eff。
• 输出：n_path 参数（c_m）与差分一致性报告（相关、斜率、带外残差）。

流程

1. 同一路径复用 { gamma[k], Δell[k] } 与分段/修正配置。
2. 计算 Delta_T_arr_mod（两口径一致配置）。
3. 统计相关/斜率与带外泄漏；更新 c_m 或回溯路径/频带布局。

合格/否证：差分线性区/指定阶次达标；带外残差入 u_sys；违反则否证差分假设或频带配置。

VII. 场景 D｜薄/厚层决策与切换

目标：在运行中依据 Delta_k/L_char 与 tau_switch 决策层带口径，维持稳健与可追溯。

流程

• 预评估：consistency_thin_vs_thick_LS 于代表路径+步长档位。
• 线上：记录 eta_w，在阈值邻域双算并比较 tau_switch。
• 策略：tau_switch > 门限 → 固定厚层；回溯端点公差与 SeaProfile。
• 归档：log_artifacts_LS 输出切换原因与差值曲线。

合格/否证：切换后 eta_T、下界与能量一致达标/长期不达标否证薄层近似或剖面设定。

VIII. 场景 E｜长期漂移监测与守护（Streaming）

目标：监测 c_ref(t)、n_common(x,t) 与层参数漂移，自动告警并维持口径一致。

流程

• 周期标定 calibrate_c_ref 更新 c_ref(t)。
• 滑窗内 fit_sea_profile 与（可选）decompose_n_eff 更新慢变量。
• 守护：计算 GB = k_guard · u_c、eta_T、tau_switch；超阈触发回溯与告警。
• 归档：log_artifacts_LS 落盘指标时间序列与环境块。

合格/否证：漂移在带内/超带且无法由环境解释即否证当前标定。

IX. 场景 F｜风险评估与 guardband 设定

目标：部署前评估尾部风险并设置 GB 与运行阈值。

流程

• propagate_uncertainty_MC 生成 T_arr/Delta_T_arr 分布。
• 评估 n_eff 夹持触发率、Delta_T_sigma 触发统计、带外泄漏比。
• 设定 k_guard 与 GB；在报告中固化。

合格/否证：覆盖概率达标/尾部风险过高需调整路径与频带或提高数据门槛。

X. 端到端案例｜非球对称层的成像、反演与回声验证

目标：在 chi_k(θ,φ) 非球对称场景下，完成层参数成像、到达时反演、能量一致与回声级次联合验证。

步骤

• 准备与计量：declare_tw_contract（或 Contract for LS），calibrate_c_ref，capture_path，detect_sea_intersections。
• 装配与分段：apply_sea_matching，estimate_neff_sea，segment_integrals（必要时 interface_correction_sea）。
• 反演：fit_sea_profile 得 theta_hat；estimate_RT_sea 审计能量一致。
• 一致性：check_dual_arrival_consistency，consistency_thin_vs_thick_LS。
• 回声验证：simulate_multipath_LS 与观测对齐，提取 Delta_T_echo(k)。
• 报告与归档：emit_measurement_report；落盘哈希与否证样本。

合格判据：残差与 GB 一致；两口径一致；tau_switch 过关；能量一致；回声级次吻合。

XI. 记录与日志最小集（所有场景通用）

• 物理与几何：hash(SeaProfile), hash(grad_Phi_T), hash(n_eff), hash(gamma)，Sigma_sea 标签与 { ell_i } 公差。
• 口径与阈值：mode，eps_T，eta_T，eta_c，eta_w，tau_switch，下界余量 T_arr − L_path/c_ref。
• 能量与差分：R_sea/T_trans/A_sigma 余量，Delta_T_sigma 触发次数与幅度，Delta_T_arr 线性区与带外泄漏比。
• 不确定度与复现：u_stat,u_sys,u_c，k，seed，coords_spec/units_spec/metric_spec，SolverCfg 与哈希清单。

XII. 数据契约最小清单

• Contract：spec_version，coords_spec，units_spec，metric_spec，mode，tolerances:{eps_T,eta_T,eta_w,tau_switch}。
• SeaProfile：模型、参数、hash(SeaProfile)；Sigma_sea 元数据。
• Path/Observations/RTParams：必填字段与单位；时间戳 ISO-8601。
• Report/Log：指标、否证样本、重放入口与哈希。

XIII. 接口与实现映射（场景 → 模板接口族 → 建议 I60-*）

• 场景 A：I.Path.Capture|Segment → I.Build.Phi|Neff → I.Fit.Profile → I.RT.Estimate → I.Consistency.* → I.Report.Emit。
• 场景 B：I.Interface.ApplyMatching → I.Build.Neff → I.Path.Segment|InterfaceCorrection → I.RT.Estimate。
• 场景 C：I.Arrival.Delta → I.Consistency.DualMode → I.Report.Log。
• 场景 D：I.Consistency.ThinThick → I.Report.Log。
• 场景 E：I.Calibration.Cref → I.Fit.Profile（滑窗）→ 守护指标落盘。
• 场景 F：I.Uncertainty.MC → I.Report.Emit。

XIV. 合格判据与否证线（汇总）

• 合格：T_arr ≥ L_path / c_ref；eta_T ≤ 阈值；R_sea + T_trans + A_sigma = 1；n_eff^± ≥ 1；tau_switch ≤ 门限；Delta_T_arr 线性区达标。
• 否证：任一条不满足且排除实现错误；连续三次独立复现实验否证同一维度触发公设与剖面复审。

XV. 产出物

• 场景化工作流清单与参数模板（A…F）。
• 口径、一致性与能量审计模板：eta_c, eta_T, tau_switch 与余量面板。
• 端到端案例复现包结构：数据/代码/参数/SolverCfg/随机 seed/哈希清单与重放脚本。