浅谈银川台洞温变化对重力观测资料的影响

通过对银川台重力观测资料进行差分变化对比,与理论固体潮及室温变化进行对比分析,阐述了2007年台站重力观测山洞改造期间引起重力变化的主要因素。研究结果表明,山洞改造对重力观测的直接影响不显著,引起资料内在精度下降的主要原因是改造时保温措施不当,引起洞温迅速变化,继而影响重力观测。     

大气重力格林函数的理论计算

重力测量中需要扣除大气的影响.大气负荷对重力测量的影响可以分为大气质量变化引起的直接效应和大气负荷引起的地球变形带来的间接效应,大气负荷对重力观测值的直接影响,相对于间接效应量级较大.本文从理论上研究了大气负荷对重力观测的直接影响,仿照Farrell定义的负荷格林函数,引入大气重力格林函数,用来表示大气压变化对于重力观测的直接引力影响.在前人的基础上,本文采用了更为精细的大气模型,考虑大气温度随高程的变化,用离散褶积的方法求得了大气重力格林函数的理论值.实际计算时还要考虑地表温度、台站高程、周围地形等因素的影响,本文讨论了这些因素对大气重力格林函数的影响.考虑地表温度、台站高程、地形改正等各种影响因素以及地球变形引起的间接效应后,对台站周围区域积分即可求得大气变化引起的理论重力信号.     

影响GS—15重力仪记录格值因素的讨论

在重力观测中,影响观测精度的各项因素中,除温度的影响外,主要就是记录格值测定方法是否完善、标定是否准确。除了一般性的问题外,各台还有因其本身的环境条件而引起的具体问题。本文着重讨论郫县重力台使用 GS—15重力仪作静态观测中影响其记录格值的一些因素。郫县台历年重力测定记录格值资料示于图1.可以看出,1981年以前,记录格值变化     

气压和温度对南极中山站重力场观测的影响研究

对南极中山站1998-12-26-2000-01-01的气压、温度和重力场潮汐及非潮汐变化观测资料进行了综合对比与相关分析,研究了气压和温度变化对重力场观测的影响.结果表明,在南极中山站,重力场和气压变化存在很强的相关性,气压变化对重力场的影响非常大,且随频率的增加呈减少的趋势气压在长周期、周日、半日和1/3日频段的平均重力导纳值分别为-1.6834,-1.5304,-0.9450,-0.8791μGal/hPa,与中、低纬度地区的同类观测结果之间存在很大的差异,具有明显的"反变气压计"效应.重力场和温度变化的相关性随时间不同存在较大的差异,温度对重力场观测的影响主要反应在长周期频段,温度的平均重力导纳值为0.6296μGal/℃,对重力场高频(包括周日、半日和1/3日潮汐频段)扰动的贡献极小.气压和温度改正后,潮汐各频段的标准偏差有不同程度的下降,周日和半日频段的标准偏差从6.63μGal和1.41μGal分别下降到2.11μGal和1.13μGal,各重力潮波的观测精度都有提高;重力残差的振幅谱在各频段,特别是在长周期频段明显降低.     

用重力测量技术观测城市地表下沉的实验研究

本文用重力测量技术对城市地表下沉进行了实验研究,从2016年3月到2017年5月在武汉市内地表下沉较大的部分城区进行了7期流动重力观测实验,并用D-InSAR观测的垂向位移进行了验证.数值结果表明重力观测每期整网平差后点值平均精度都小于10×10~(-8)m·s~(-2),说明采用重力观测能在城市内获得高精度的区域重力变化.第7期相对于第1期的结果与D-InSAR在大致相同时间段内地表垂直位移结果比较表明,重力增加的大部分区域与D-InSAR观测到的地表下沉区域相一致,说明这些区域的重力增加主要是由地表下沉引起的.从第2到7期相对于第1期的重力变化说明在近12个月的时间内测区最大重力变化约40×10~(-8)m·s~(-2),且局部区域的重力值是逐渐增加的,说明地表下沉是持续进行的.本实验结果说明重力观测技术能为城市地表下沉提供重力观测约束和机制解释.     

三峡水库首区重力固体潮观测资料分析

介绍了中国科学院测量与地球物理研究所的LCR-ET20重力仪和中国地震局地震研究所的DZW-9重力仪在三峡水库首区的重力固体潮比对观测.获得了该地区高精度的重力固体潮潮汐参数,估算了DZW-9重力仪的格值,其值为（-756.06plusmn;0.05）times;10-8（mbull;s-2）/v. 分析了相应仪器的重力观测残差, 数值结果表明DZW-9重力仪的长期漂移具有线性特征, 观测精度与LCR-ET20重力仪在同一量级. 本文提供的相关结果可为该地区地表和空间大地测量观测提供有效的重力潮汐改正模型.      

LCR-ET20弹簧型潮汐重力仪观测结果的分析和比较

基于武汉国际重力潮汐基准站LCR-ET20弹簧重力仪潮汐观测资料，利用国际标准的数据预处理和分析方法，采用与GWR型超导重力仪同址观测对比方法，较系统研究了ET20仪器特征以及大气和海洋重力信号．数值结果表明，尽管ET20的观测精度要比超导型重力仪的精度低一个量级，弹簧蠕变性导致的仪器漂移十分大，但该仪器仍获得了与超导重力仪相当的潮汐参数，能有效用于重力场的时间变化观测．      

华北重力网测点重力变化特征与中强震的对应

华北重力复测网（火车运输）始建于1972－1973年，三环共45个点，1986年起改用高精度LCR－G重力仪观测（仍保持三环，点位减到15个），至今已积累了16－33期重复观测资料。根据资料，华北网各测点重力值变化可分为三类，即1、有异常变化点；2、持续相对稳定点、3重力值有变化，但非深部物质引起或重力值无变化点。如果观测到的异常持续3－5年，且与背景相符，即有可能与中强震有关，并已被实践证明，因此，重力大跨度复测是中长期地震预报的一种有效手段。     

分量核旋仪偏置电流对磁偏角测量的影响分析

从理论上定量地分析了FHD-1型分量核旋仪的偏置电流对磁偏角观测值的影响,结果表明偏置电流的漂移对磁偏角观测值的影响随偏置电流的漂移量的增大而增大、也随磁偏角观测值的增大而增大,该结果对指导台站提高该仪器磁偏角观测值的精度有一定意义。     

重复绝对重力测量观测的滇西地区和拉萨点的重力变化及其意义

根据近年来在滇西地区和西藏拉萨绝对重力点上的一些新的绝对重力重复观测结果 ,对1990年以来在这些点上绝对重力重复观测结果进行了分析. 滇西地区的5个绝对重力观测 点的近10年的重复观测结果表明,大部分观测时段没有出现与地球动力学事件有关的重力变 化,只有丽江和洱源2个绝对重力观测点的观测结果显示丽江地震前后有变化. 为了研究该 重力变化的原因,本文正演模拟了出现重力变化期间丽江地震同震位错引起的重力变化,模 拟结果与实际观测结果有较好的一致性. 西藏拉萨近10年以来的重复观测结果给出了拉萨点 的绝对重力值以-1.82±0.9×10-8m·s-2·a-1速率下降,这从重力学 的角度反映出青藏高原的隆升. 对拉萨点的重力变化机制进行了探讨,根据印度板块与欧亚 大陆俯冲模型计算的拉萨点重力变化速率与观测到的重力变化速率较一致,表明现今拉萨地 区重力变化是由于印度板块与欧亚大陆俯冲所引起. 根据印度板块向欧亚大陆俯冲的位错模 型计算的拉萨点的重力变化与地表垂直位移的关系,将重力变化转换为拉萨点的隆升速率为 8.7mm/a.      

基于集合经验模态分解法的重力极潮提取与研究

重力极潮,即极移引起的重力变化,是地球由于惯性离心力变化导致地球形变的综合反映,其观测和研究有助于了解地球在长周期频段的响应,约束地球形变、地球内部构造和物理参数.区别于以往研究,本文采用了集合经验模态分解方法（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）从全球5个超导重力仪台站连续重力观测资料中提取重力极潮、消除仪器漂移及极潮频段以外的大部分噪声信号,该方法所用的基函数是基于自身信号获得的;在此基础上,利用最小二乘匹配法分离极潮中的周年项和Chandler项,估算Chandler周期的极潮潮汐因子.结果表明,基于EEMD得到的极潮潮汐因子与前人基于其他消除仪器漂移方法（数学模型或小波分析）得到的结果相符合,精度相当,但由于这种方法是自适应的,因此本文结果更能反映实际物理过程.     

双重约束条件下的连续重力观测非线性漂移改正方法分析

连续重力观测去除固体潮后所得重力残差结果,除了受仪器故障、自然因素、人为因素以及供电系统干扰外,弹簧重力仪的长期漂移也成为重力变化的重要影响因素,故漂移改正不可忽略。本文以高台地震台近5年的连续重力观测资料为数据基础,采用多阶多项式拟合法,并以驰豫分析结果和流动重力场结果为约束,研究弹簧重力仪的非线性漂移特征及其漂移改正的合理性。研究结果表明：高台重力仪的线性和非线性漂移特征明显,严重影响了其他微弱重力信号的提取,而驰豫分析处理结果和流动重力场成为有效地辅助约束手段,在其双重制约下进行非线性漂移改正,使所得重力非潮汐结果更为准确可靠,为地震预测预报提供较为准确的参考依据。     

KSS31M型海洋重力仪在动、静态条件下观测到的读数变化及分析

2002年中国科学院海洋研究所从德国引进了KSS31M型海洋重力仪．为对该重力仪的工作性能有详细的了解,分别在德国重力仪生产厂实验室、中国科学院海洋研究所重力仪实验室进行了静态的定点观测,将重力仪安装在考察船上在黄埔江渔政码头等地进行了动态条件下的定点观测．动、静态的定点观测发现了多种规律性的重力仪读数变化,分析认为这些规律性的读数变化分别是重力仪的随机振荡、月潮的重力效应、海潮的重力效应和重力仪的线性漂移．它们各自有着不同的变化规律,并在海洋重力观测时总是同时存在．重力仪的随机振荡是重力仪自身固有的,其振荡幅度随外界条件的变化而变化,一般为0．04mGal～0．5mGal,周期为2～5min不等,在德国的重力仪厂家实验室和中国科学院海洋研究所重力实验室中观测到了月潮引起的重力变化,其变化幅度为0．2mGal．月潮引起的重力变化和海潮引起的重力变化同步,但相位相反．本文指出,仪器的月漂往往很难精确判定,本文用多种方法计算得到的仪器月漂在1．2mGal到2．3mGal之间．     

武汉九峰地震台超导重力仪观测分析研究

连续重力观测和GPS的技术结合能够监测到物质迁移和地壳垂直形变之间的量化关系.和相对重力测量以及绝对重力测量技术相比,其避免了时间分辨率和观测精度低,无法精细描述观测周期内的物质迁移过程问题.本文利用武汉九峰地震台超导重力仪SGC053超过13000 h连续重力观测数据;同址观测的绝对重力仪观测结果;气压数据;周边GPS观测结果;GRACE卫星的时变重力场;全球水储量模型等资料,采用同址观测技术、调和分析法、相关分析方法在扣除九峰地震台潮汐、气压、极移和仪器漂移的基础上,利用重力残差时间序列和GPS垂直位移研究物质迁移和地壳垂直形变之间的量化关系.结果表明:在改正连续重力观测数据的潮汐、气压、极移的影响后,不仅准确观测到2009年的夏秋两季由于水负荷引起的约(6~8)×10^-8m·s^-2短期的重力变化.而且在扣除2.18×10^-8(m·s^-2)/a仪器漂移和水负荷的影响后,验证了本地区长短趋势垂直形变和重力变化之间具有一致的负相关性规律.同时长趋势表明该地区地壳处于下沉,重力处于增大过程,增加速率约为1.79×10^-8(m·s^-2)/a.武汉地区重力梯度关系约为-354×10^-8(m·s^-2)/m.     

gPhone重力仪与GRACE观测的陆地水季节性重力变化对比

利用中国大陆构造环境监测网络中张家口、淮北、溧阳重力台的gPhone连续重力观测数据,经过Tsoft软件数据预处理、固体潮、海潮负荷、极移等主要潮汐信号的扣除、局部气压改正,以及分段拟合仪器漂移后,得到观测数据的非潮汐信号,该信号时间序列呈现明显的季节性,主要反映陆地水储量变化;在此基础上,将地面重力非潮汐信号的月均值与重力卫星GRACE的观测结果进行比较。结果发现,仪器观测较稳定的张家口站和淮北站,地面重力和卫星重力观测的季节性信号具有一定的一致性;而溧阳站两种观测的相关性较差,可能与仪器观测的稳定性及台站周边区域环境因素有关。     

地震重力观测技术的新发展方向:绝对重力与重力梯度一体化观测

高精度绝对重力与重力梯度一体化和阵列式观测可有效提高不同深度重力场源体的识别精度。本文基于中国地震局发布的《中国地球物理站网（重力）规划（2020—2030）》中绝对重力观测技术的不足和发展方向,提出了绝对重力与重力梯度一体化的观测技术思路。在监测中发现,强震孕育过程中壳—幔热物质运移引起的微重力变化信号,有利于提升破坏性地震的中、短期和临震预测能力。有必要进一步拓展重力站网绝对重力控制能力等方面的应用,为我国专业地震台站探索重力观测技术新发展方向。      

北京大灰厂试验场重力变化特征及其解释

介绍了北京大灰厂试验场（简称京西试验场）的概况，对１９９３年３月以来重力重复观测资料进行了处理。计算了各期重力观测精度，结果显示１９９３年３月￣１９９５年５月京西试验场存在一定重力变化，采用给定的模型反演了八宝山断层介质的密度变化，认为断层破碎带介质密度的变化可能是引起地表重力变化的主要因素。     

大气重力信号的理论计算及其检测

基于标准大气定律和大气圆柱体分布模型,本文引进了大气重力格林函数,用离散格积方法求得了大气对重力场观测的影响,对台站高程、周围地形和地表温度变化等因素的影响问题进行了讨论．结果说明台站近区气压变化是大气重力信号的主要贡献者,考虑大气质量负荷引起的弹性地球形变效应后,对距台站0．5°的区域积分获得的大气重力导纳值为-0．3603μGal／hPa,占全球大气变化引起的总信号的90％以上,这一理论模型结果与超导重力仪实测结果相吻合,并能较有效地用于消除重力观测中的气压干扰成分．     

兰州十里店地震台连续重力观测资料分析

对兰州十里店地震台重力观测资料进行分析,发现重力资料受停电、仪器检修干扰较大,在剔除潮汐变化和人为干扰后,重力观测资料显示长期正向漂移趋势。利用Nakai拟合检验发现,2008—2013年的重力数据小于1×10-8/s2拟合残差的逐年增多,表明仪器观测噪声较小,观测资料状态稳定。对重力观测资料进行维尼狄可夫调和分析,确认兰州十里店地震台重力观测潮汐因子较稳定,精度高,映震效果较好。     

关于绝对观测起始误差影响的重力网平差问题

近两年来,随着高精度绝对重力值测量工作的开展,在我国苏、鲁、皖,京、津、唐及云南等地相继布设了绝对值重力测量与相对值重力测量相结合的高精度重力监测网。重力网平差的基本计算元素由以前单一的段差值变为绝对重力点观测值与段差值两部分。由此而产生的一系列新的技术问题引起了重力测量工作者的兴趣与关注。