南极罗斯海重力场特征及莫霍面深度反演

本文基于中国南极考察第30航次、第32航次所获得的实测重力资料,结合NGDC资料,开展12个航次重力场数据的平差融合工作,全部386个交点平差后标准差减小为±1.53×10−5 m/s2,与卫星重力差值平均值为1.49×10−5 m/s2,均方差为±3.81×10−5 m/s2,并在此基础上采用频率域界面反演法计算莫霍面深度。研究发现,与沉积盆地对应重力异常低值相悖,在罗斯海北部盆地、维多利亚地盆地、中央海槽、东部盆地4个主要盆地腹地却表现为重力异常高值,跨度达100 km以上。莫霍面深度分布整体呈南深北浅之势,范围为10~28 km。伴随着罗斯海西部盆地的多次拉张及岩浆活动,该区域的地壳厚度和莫霍面深度高值和低值相间分布,并表现出越来越大的差异性。综合剖面结果表明,罗斯海重力异常值的长波长变化与莫霍面的起伏呈正相关关系,但是反演的莫霍面深度与区域重力场特征并非完全对应,所以岩浆底侵和地壳侵入仍不足以导致罗斯海盆地的重力异常或盆地几何形状。     

南极布兰斯菲尔德海峡区域重力场特征及异常分析

南极布兰斯菲尔德海峡及周边区域是南极大陆火山、地震等新构造活动最活跃的地区,与南设得兰海沟、南设得兰群岛一同构成南极大陆边缘现存唯一的"沟-弧-盆"构造体系。本文基于"雪龙"船第28、第30航次实测数据及两个航次的国际共享资料,利用均衡改正数据处理方法获得布兰斯菲尔德海峡的莫霍面深度及其分布规律,分析深部构造-断裂的区域分布及其重力异常特征等。布兰斯菲尔德海峡内的空间重力异常呈条带状分布,走向总体与地形相近,布格重力异常则由两侧向中间升高,大致在坡折处形成异常场值为100×10-5 m/s2的分界线,在中央次海盆和东部次海盆海山处形成两个异常高值圈闭,异常值最高为150×10-5 m/s2。莫霍面深度以弧后扩张中心为最低值,向南设得兰群岛和南极半岛两个方向递增,深度从12 km递增至陆坡位置的24 km。     

海洋重力不规则测线网平差模型对比分析

基于国际共享MW9006航次船载实测资料,针对目前已经被广泛运用的最小二乘和半系统差调整两种平差模型进行讨论,提出了一种适用于不规则复杂测网下重力测线数据的平差方法。规则测线网下,随着半系统差调整平差次数的增加,其结果趋近于最小二乘平差。然而,在实际应用于不规则测线网平差中时,由于存在斜交主测线和联络线的补充测线,最小二乘平差只能损失部分交点数据不参与平差而降低精度,而半系统差调整可通过遍历测线的方式计算全部交点并参与平差,但存在交点差重复参与计算的问题。所以两种平差方法又均有局限,亟待提出一种新的方法来处理解决上述问题。基于补充测线与主测线、联络线交点的分布及大小等因素,将不规则测线网分为6种类型开展最小二乘平差和半系统差调整平差工作。在对6种结果进行评价时,选取了测线精度、交点差均方根及平差结果整体均一性等三个要素进行分析评估,并最终确定不规则测线网下的平差方式及结果,最终航次内114个交点均方根降为(±1.84×10^-5)m/s²。     

海洋重力测量动态环境效应分析与补偿

针对使用小型测量船搭载摆杆型海洋重力仪获取数据质量不高的问题,在深入分析海洋环境动态效应误差特性基础上,提出了一种基于互相关分析的交叉耦合效应修正法,对高动态海洋重力测量数据实施综合误差补偿和精细处理。使用典型恶劣海况条件下的观测数据对该方法的有效性进行了验证,结果显示,重力测线成果内符合精度从原先的±9.35×10-5m/s2大幅提升到±1.43×10-5m/s2,同时使用卫星测高反演重力对精细处理结果的可靠性进行了外部检核,外符合精度也从原先的±7.73×10-5m/s2提高到±5.63×10-5m/s2。     

基于频域法的留尼汪海域海底地形反演

海底地形是全球地形的重要组成部分,对地球物理科学研究、经济活动等具有重要作用。基于Parker公式,利用卫星测高重力异常和船测水深数据,采用频域的方法反演了疑似马航MH370失事区域的留尼汪海域的10°×10°的海底地形。最后将反演的水深和船测水深、国际通用的海深模型ETOPO1作比较进行精度评估,结果表明:本文反演结果与船测水深相比误差平均值为-26.038 m,标准差为176.588 m;与ETOPO1相比,差异平均值为-33.541 m,标准差为160.769 m。这表明采用重力异常数据,结合船测数据能较高精度地反演海底地形。     

利用多代卫星测高数据计算中国近海及邻域重力异常

为提高海洋重力场数据的精度和空间分辨率,联合Jason-1/2、T/P、Envisat、ERS-1/2、Geosat等多代卫星测高数据计算中国近海及邻域(0°~42°N,100°~140°E)2′×2′重力异常。对卫星测高数据分别进行共线处理和自交叉点平差,并以T/P卫星测高数据为基准进行多星数据联合平差,有效削弱了卫星测高数据的时变影响和不协调性;利用逆Vening-Meinesz公式计算重力异常,与船测重力相比,均方根误差为5.4 mgal。结果表明,通过引入高精度的卫星测高数据,结合多项平差处理手段,提高了海洋重力异常的计算精度。     

西太平洋海域卫星测高重力异常反演与精度评估

联合T/P、ERS1/GM、ERS1/ERM、ERS2/ERM、GEOSAT/ERM、GEOSAT/GM等多源卫星测高数据,基于逆Vening-Meinesz公式和EGM2008模型,采用移去-恢复方法和快速傅里叶变换算法构建了中国西太平洋海域(0°~40°N,105°E~145°E)1'×1'重力异常模型,选取两个不同特征区域航线,将构建的重力异常模型、EGM2008重力异常模型、美国Scripps海洋研究所重力异常与船测重力数据进行比较分析。结果表明,构建的重力异常模型与船测重力总体趋势变化较为一致、与船测重力比较均方根差为4.16m Gal,总体精度与EGM2008模型重力异常、美国Scripps海洋研究所重力异常相当,反演精度和分辨率达到国际领先水平。     

联合多代卫星测高资料反演中国南海重力异常

联合HY-2A、Geosat、ERS1/2、Envisat、T/P、Jason1/2等多颗测高卫星,通过共线处理和交叉点平差削弱海面时变效应和径向轨道误差等影响,以Jason-1测高卫星作为参考,对多代测高卫星进行基准统一,消除测高数据的不一致性,基于全球EGM2008重力场模型,采用移去恢复技术和逆Vening-Meinesz公式反演中国南海(0°~23°N,103°~120°E)2'×2'重力异常,与船测重力数据比较,均方根误差为4.9m Gal。     

FG5绝对重力仪比对观测数据分析

介绍了中国大陆首次进行的所有FG5型绝对重力仪同期、同址的高精度比对观测情况,并对观测数据进行了统一处理,对观测结果进行了统计分析。研究表明,参加中国大陆构造环境监测网络的4台FG5绝对重力仪能够为整个重力观测网进行基准测定,绝对重力网精度优于5.0×10-8m/s2。     

利用多代卫星测高数据计算海洋重力场

联合Jason-1/2、T/P、Envisat、ERS-1/2、Geosat等多代卫星测高数据计算中国近海及邻域（0°~42°N,100°~140°E）2′×2′重力异常。对卫星测高数据分别进行共线处理和自交叉点平差,并以T/P卫星测高数据为基准进行多星数据联合平差,有效削弱了卫星测高数据的时变影响和不协调性;利用逆Vening-Meinesz公式计算重力异常,与船测重力相比,均方根误差为5.4mGal。结果表明,通过引入高精度的卫星测高数据,结合多项平差处理手段,提高了海洋重力异常的计算精度。