利用GRACE时变重力场监测中国及周边地区的水储量变化

利用GRACE时变重力场反演了2005年1～11月的中国及周边地区的水储量月变化,并对结果进行了分析。研究表明,利用GRACE时变重力场可以很好的对水储量进行监测,其监测能力足以揭示几个厘米的等效水高,为全球水循环及其气候变化提供了可靠的资料。     

联合卫星测高和卫星重力数据研究热容海平面变化

首先用卫星测高资料计算了1993～2009年6月的全球平均海平面变化。用GRACE(gravity recovery andclimate experiment)时变重力场系数反演了2003～2009年6月全球平均海水质量变化。联合GRACE和卫星测高资料计算了2003～2009年6月的热容海平面变化,该变化呈上升趋势。用日本气象局Ishii等提供的海温数据计算了1993～2006年的海水引起的平均热膨胀海平面变化,1993～2003年间,全球海洋热膨胀引起的热容海平面呈上升趋势,约占同期平均海平面变化的一半。利用ARGO温盐数据计算了2004～2009年6月平均热容海平面变化,也呈上升态势,只是变化速率有所减慢。     

GRACE卫星时变重力场去相关滤波参数选取分析

直接采用GRACE时变重力场模型反演地球表层质量变化的结果会呈现严重的南北方向条带状误差。滑动窗口拟合多项式方法是一种有效的经验性去相关滤波方法,能有效削弱中高纬度地区条带状误差。球谐系数去相关滤波起算阶数、滑动窗口宽度以及拟合多项式阶数是影响去相关滤波方法效果的关键因素。采用GRACE RL05时变重力场模型数据对去相关滤波的参数选取进行了实验分析,得到了去相关滤波的经验参数,实验结果表明:GRACE时变重力场模型去相关滤波起算阶数应取15阶,滑动窗口宽度应取5或7个点,拟合多项式阶数应设为3阶或4阶。     

印度洋海底压强的季节和长期变化

利用2003—2015年的重力恢复和气候实验(Gravity Recovery and Climate Experiment, GRACE)卫星观测数据, 揭示了印度洋海底压强的变化特征, 并探讨了其变化机制。结果表明, 印度洋海底压强具有显著的季节变化特征, 北半球冬季在40°S以北(南), 海底压强呈负(正)异常, 夏季分布与冬季相反。印度洋区域的海底压强空间分布与Ekman输送空间分布有较好的对应关系。正压涡度方程诊断结果表明, 利用风场重构的海底压强能够较好地解释印度洋海底压强的季节和长期变化。此外, 海平面变化收支分析表明, 海底压强的变化在高纬度区域主导了海平面变化。     

GRACE重力卫星数据国内应用研究现状综述

为完善深层地球结构和跟踪地球表面的质量变化,结合GRACE重力卫星在高精度地球重力场时变信号观测中的优势,基于GRACE重力卫星数据进行了相应的研究。通过极地高山冰川、地震研究、地球重力场模型反演以及水文应用等方面,概括了GRACE重力卫星及其数据产品的应用现状,归纳了影响GRACE数据反演精度的误差来源并给出相应的处理方法与建议,最后对GRACE卫星数据的深入应用问题进行了讨论和总结,旨在为后续相关应用研究提供一定参考价值。     

高精度测高重力场反演南海海底地形

随着测高技术的不断发展,测高海洋重力场的精度不断提高,由其反演计算的海底地形精度也相应提高。利用Sandwell 2014年最新发布主要由Jason-1末期大地测量任务和Cryosat-2观测资料反演的测高重力场V23.1,采用重力地质法(GGM)反演了中国南海海域海底地形模型,并对结果进行了精度评价。该过程中首先直接计算一系列密度差下的反演结果,并通过船测数据检核选定优化的密度差范围,然后利用向下延拓的方法确定了最优密度差异常数为7g/cm3。与船测水深数据相比,反演得到的GGM模型与检核点船测水深数据差值的标准差达到了±70.32m;此外,还计算了由测高重力异常V15.2反演的海底模型,比较这两个模型发现:测高重力场短波部分的改善对海底地形反演精度的提升作用有限,为得到更高精度的海底地形模型,需引入短波更为敏感的重力梯度资料。     

基于GRACE数据的格陵兰冰盖质量变化研究

基于GRACE得到的时变地球重力场数据反演了格陵兰冰盖2002～2011年期间的质量变化。结果表明:格陵兰冰盖2002～2011年的年消融总量为188±10km3/a,2002年以来冰盖整体的消融速率呈现出增加趋势;冰盖的消融区域主要集中在冰盖的东南部和西北部;自2008年以来,冰盖东南部的消融速率虽然有所放缓,但消融速率仍然维持在55±7km3/a;冰盖西北部的消融速率仍在增加,2008年以后达到了48±6km3/a。     

卫星重力估计陆地水和冰川对全球海平面变化的贡献

重力场恢复与气候试验（GRACE）卫星为高分辨率地监测全球海洋质量变化提供了一种新的手段。利用2003年1月至2014年12月Level-2 RL05的GRACE产品，进行去相关误差滤波、高斯滤波和海洋-陆地信号泄漏改正后，得到了全球陆地和海水质量变化，并分析了陆地水和冰川的质量变化对海平面长期变化的贡献。研究表明，全球陆地水和冰川的质量变化对海平面的贡献约为（2.09±0.54）mm/a，与卫星测高扣除海洋温盐数据比热容变化得到的海水质量长期变化（2.07±0.62）mm/a有着很好的一致性，其中全球陆地水储量对全球质量项海平面变化的贡献为（0.15±0.25）mm/a，南极冰盖对全球质量项海平面变化的贡献为（0.59±0.10）mm/a，格陵兰岛冰盖对全球质量项海平面变化的贡献为（0.72±0.12）mm/a，山地冰川对全球质量项海平面变化的贡献为（0.63±0.09）mm/a。并进一步讨论了不同分析中心GRACE重力场系数，一阶项系数和二阶项对质量项海平面变化的影响。结果表明，一阶项对质量项海平面的影响为（0.10±0.08）mm/a，二阶项对质量项海平面的影响为（0.16±0.04）mm/a，美国德克萨斯大学空间研究中心和德国地学研究中心分析结果较为一致，而美国国家航空航天局喷气推进实验室的结果则稍稍偏小。     

利用卫星测高、GRACE和GOCE资料估计全球海洋表面地转流

重力恢复和气候试验GRACE(gravity recovery and climate experiment)卫星极大地提高了地球重力场的精度和分辨率,特别是中长波分量,联合卫星测高数据可获得全球海洋表面大尺度洋流循环。另外,新一代地球重力和海洋环流探测卫星GOCE(gravity field and steady-state ocean circulation explorer)于2009年3月成功发射,采用卫星重力梯度测量原理,对重力场的高频部分非常敏感,使其高分辨率监测全球海洋循环成为可能。本文利用1~7年GRACE观测数据确定的重力场模型和18个月GOCE观测数据确定的地球重力场模型GO_CONS_GCF_2_TIM_R3,联合卫星测高确定的平均海面高模型MSS_CNES_CLS_11,分别估计全球海洋表面地转流,并且与实测浮标数据结果进行比较。分析表明GOCE重力卫星确定的重力场模型具有更高的空间分辨率,能够确定高精度和高空间分辨率的全球海洋地转流,如墨西哥湾暖流的细节和特征,并且与实测浮标结果基本一致。而基于1~4年GRACE观测资料的模型不能很好估计全球地转流特征,基于7年GRACE观测资料的重力场模型ITG-Grace2010s确定的全球地转流的精度仍低于18个月GOCE观测数据确定的地球重力场模型GO_CONS_GCF_2_TIM_R3的结果,估计的全球地转流仍含有较大的噪声,不能很好地反应中小尺度地转流细节特征。并计算ITG_Grace2010s和GOCE_TIM3的稳态海面地形和全球平均地转流的内符合精度,结果显示,在全球范围内,GOCE_TIM3的稳态海面地形和全球平均地转流的精度都比ITG_Grace2010s结果的精度有着很大的改善,其中ITG_Grace2010s的稳态海面地形的精度为21.6cm,而GOCE_TIM3的结果则为7.45cm,ITG_Grace2010s的全球平均地转流的精度为40.7cm/s,而GOCE_TIM3的结果则为19.6cm/s。     

用Geosat高度计数据提取东海大地水准面

大地水准面是地球重力势等势面,它反映了地球形状及海面重力场异常特征,对大地测量学及海底探矿意义重大.本文利用Geosat高度计50个ERM周期共2.3a的数据,对包括东海区域的20°～40°N,120°～140°E海域进行了大地水准面反演计算.本文采用时间平均处理法有效地抑制了高度计数据中含有的由海洋时变因素引起的高度偏差,并用两种计算模型得到了东海大地水准面.计算出的大地水准面可反映出某些小区域海底特征,但与大尺度海底地形相关较差,这主要是由地壳均衡补偿作用引起的.对计算误差分析得出,采用模型-1和模型-2得出的大地水准面中残留的轨道误差分别为10.8和5.6cm,与OSU91A大地水准面模型偏差分别为37.6和42.2cm,时间平均处理使海洋时变因素引起的海面高度偏差降低了7倍.