大气和带谐潮汐对日长高频变化的影响

用国际地球自转服务提供的高精度日长序列ΔLOD(IERS(EOP99C04),和由美国国家环境预报中心(NCEP)对过去的气象资料进行重新分析和计算,提供的轴向大气角动量序列(AAM)来研究大气和带谐潮汐对地球自转变化(ΔLOD)中高频振荡激发的贡献。由Multitaper功率谱分析表明,ΔLOD序列在9.13d(天)、13.63d、13.66d、27.55d周期时呈现出比较强的谱峰,这些谱都在95%的显著性水平以上,有比较强的信噪比。从ΔLOD和AAM之差值序列谱分析结果及地球带谐响应系数k的估计,表明大气不是ΔLOD的高频变化的主要激发源。根据理论潮汐周期可知,有可能存在其它的激发源,如海洋对地球自转变化的激发。这还有待于进一步深入探讨。     

大气角动量资料源的变化对研究日长变化激发的贡献

本文采用1979—1995年间由空间大地测量技术观测和归算的日长变化（△LOD）序列,以及由美国国家气象中心（NMC）和美国国家环境预测中心与美国国家大气研究中心（NCEP／NCAR）利用全球气象资料各自归算的大气角动量（AAM）序列,重新分析、研究和估计了大气对△LOD的激发作用,比较了上述各个大气角动量序列对△LOD激发贡献,得到的主要结果如下：1．NCEP／NCAR用同化后的全球气象资料重新归算的AAM序列比原来NMC的序列具有系统均匀化、噪声小和分辨率高的特点,以及和日长变化的符合度更好．2．采用NCEP／NCAR重新归算的AAM来研究大气在从亚季节性到年际时间尺度上对非潮汐△LOD的激发贡献,得到进一步改善的结果,尤其是在准两年时间尺度上．但是大气仍不能解释全部△LOD化,可能存在其它激发源．3．大气对△LOD高频潮汐项的估计值影响较小,并从△LOD中解算出周年和半年潮汐参数估计的初步结果．     

大气和极移的高频变化比较

采用从1988－1999年的现代技术测定的高精度极移序列EOP（IERS97C04）推导出激发函数χ^m）和美国国家环境预测中心和美国国家大气研究中心（CNEP／NCAR）提供的大气角动量激发函数χp和χib^p，使用几种数据分析方法，分析了大气对极移高频振荡（12－42cpy)激发贡献，复数小波变换和功率谱分析表明，χ^m和χ^p序列在高频段内呈现比较强的谱峰，它们具有相似的谱特征，比较而言，χib^p在这个频率段内比χ^p要弱些，χ^m和χ^p之间的相关系数分别为0．75（逆向）和0．6（顺向），两个序列之间的平方相关谱的估计值分别在0．5－0．9之间（负频）和0．4－0．6（正频），相位谱表明χ^p(AAM)超前x^m一天左右，这些大气是极移高频变化的主要激发源，特别是在逆向运动上具有更大的贡献，由于它们之间位相差和振幅变化的不稳定性，说明可能存在AAM以外的其他激发源，这个问题有待进一步深入研究。χ     

大气对地球自转参数（ERP）的高频激发

本文采用１９８３—１９９２年期间由空间大地测量技术观测和归算的地球自转参数（ＥＲＰ）序列，以及由全球气象资料归算的大气角动量（ＡＡＭ）序列，分析和研究了大气对地球自转参数的日长变化（ＬＯＤ）和极移（ｘ和ｙ）在一个月时间尺度以内的高频激发作用，得到的主要结果如下：１大气对ＬＯＤ分量高频潮汐的估计值存在着影响，但是，潮汐形变参数ｋ／ｃ随时间和频率的变化却是受非大气因素的扰动引起的．２．大气可以解释３０天以下ＬＯＤ非潮汐的大部分变化．３．极移分量３０天以内的高频变化也主要由大气激发．ｘ分量与大气的相关性要强于ｙ分量，而且更为稳定，主要表现为平均时间尺度约为２７天的波动，大气对这个波动的贡献可达７０％．     

地球自转极移近120天准周期变化的小波分析及其大气激发机制

本文利用小波变换这一新的频谱分析方法研究了地球自转极移近１２０天准周期变化的时频特征，证实了在极移序列中存在显著的近１２０天准周期振荡，得到了极移准周期变化的周期与振幅随时间变化的规律．以地球自转动力学为基础，在时域内分析了大气变化对自转极移季节内变化的激发．表明大气激发在本文所研究的频段内是极移短周期变化的主要激发源。并发现在极移近１２０天准周期振荡平静时期，发生ＥＬＮｉｎｏ事件，同时日长变化近１２０天准周期变化增强．     

大气角动量和日长间季节性不平衡

本采用国际时间局（BIH）和美国喷气推进实验室（JPL）提供的日长变化序列（LOD）和美国气象中心（NMC）及日本气象厅（JMA）推导出的大气角动量（AAM）来重新检测固体地球和大气之间的季节性差异。从4种滤波序列中发现由AAM推出的LODatm周年变化高于观测的LOD约17％,而LOD的半年振幅变化超出LODatm的约30％。本还讨论了几种因素，例如洋流中季节性变化，气象中的系统误差，平流层风的贡献，核的惯量矩作用，空气质量的重新分布补尝及其他未知的激发源来解释它们之间不平衡，今后10年，在研究角动量不平衡中，将用固体地球－大气－海洋动力学系统来代替简单的固体地球－－大气的两体动力学系统。海洋对这季节性不平衡可能有重要贡献。     

不同频段上极移,日长变化与大气角动量变化激发结果的比较

本文用ＪＭＡ大气角动量序列计算了对极移和日长变化的激发量（ｍ＇１、ｍ＇２和ｍ＇３），并分三个频段与天文观测得到的地球自转参数序列（ｍ１、ｍ２和ｍ３）进行了比较．结果表明：在钱德勒和季节性频段上，大气运动确实是固体地球自转变化的主要激发源．     

JMAGCM模拟的大气角动量函数Ⅰ.季节性分量(英文)

大气角动量(AAM) 变化和地球自转变化密切相关,它们可应用于全球环流模型的检验.根据日本气象厅全球环流模型的输出数据计算出AAM 函数,将AAM 函数的模拟值与它的观测值以及地球自转变化序列相比较,来检验该模型对大气角动量的模拟.限于篇幅,仅给出AAM 函数的季节性分量模拟的结果.对于半年项,轴向AAM 函数的气压项和风项的模拟值都偏高,赤道向AAM 函数的气压项和风项很小,因而未予考虑;对于周年项,轴向AAM函数气压项的模拟值偏低,而赤道向AAM 函数气压项的模拟值偏高,轴向AAM 函数的风项模拟得最好,而赤道向AAM 函数的风项模拟得较差.总之,高精度的天文观测的地球自转系列可以作为全球环流模型检验的一种重要参考依据.     

液核地球自转速率变化的带谐潮效应Ⅱ——数值计算与比较

地球自转速率的潮汐变化可由无量纲参数k／Cm)(k和Cm分别为壳幔的有效Love数和有效板转动惯量)来表征。对于一个具有弹性地幔、平衡海潮和核幔不耦合的地球k／Cm=0．944，且与潮波频率无关。海潮的非平衡扰动使k／Cm为复数，且与频率有关。大气对自转速率有效勒夫数的贡献约为△kat=0．0075。同时地幔滞弹性对勒夫数也产生扰动。利用本文得到的理论公式和最新的潮汐数据计算了地球自转速率的潮汐变化，及其有关地球物理机制的影响。     

太平洋海平面变化及其与地球自转关系的初步分析

本通过分析1996.0至1990.0年期间分布于太平洋海域的88个验潮站所观测到的海平面变化（SLC）资料序列，以及国际地球自转服务的日长变化（△LOD）资料序列，初步研究了海平面变化与地球自转的关系。实测资料的分析结果表明，在年限时间尺度上，日长变化与东太平洋赤道带区域的海平面变化成正相关，而与西太平洋区域的海平面变化成负相关。根据海平面变化具有位相超前的现象，证实海平面的变化可能对地球自转速率产生激发贡献。近30年的资料分析表明，太平洋的平均海平面正以每年1.8毫米的速率上升。通过本研究工作使我们认识到海平面变化的观测数据是深入革球自转研究的一种重要资料源。     

地球自转变化中的太阳物理效应

对太阳活动和太阳风影响地球自转的研究现状作了评述。首先了地球自转变化的表示和测定方法，引起地球自转变化的各种扰动源以及自转长期变化中的潮汐效应和非潮汐效应。然后对地球自转变化中的太阳活动周期调制，太阳耀斑可能引起地球自转突然减速以及太阳风能否影响地球自转等问题的国内外研究现状和结果、分析作了谰论性阐述，最后作了简要总结。     

国内天文地球动力学中的潮汐研究

简要说明了天文地球动力学范畴内所研究的潮汐现象，包括由日月引潮力引起的固体潮、海洋潮、大气潮和由于地球自转轴的极移引起的极潮，以及这些潮汐对地球自转和地球自转的测量产生的效应。重点阐述中国天文学界在这一领域里的研究成果。这些研究涉及潮汐影响地球自转的机制，也就是各种潮汐效应与极移、自转速率变化和章动的关系，包括构建这类关系的理论模型，分析潮汐对它们的影响，利用中国古代丰富的天象记录计算地球自转的长期减慢，计算弹性或滞弹地球的洛夫数，依据某一地球模型计算潮汐效应或章动序列等等。研究也涉及在测量地球自转参数的不同技术中各种潮汐效应对测量结果产生的影响及其改正，并涉及与潮汐有关的观测方法的优化和数据处理过程的改进。最后介绍了中国学者所发现的脉冲星的周期和周期变率测量中的潮汐效应，尽管它们的量级甚微，但不容忽视。     

由PREM模型参数计算地球自转的周期变化

弹性地球在日月引潮力势作用下的形变引起其转动惯量的改变，从而导致地球自转速率的变化．本文利用PREM地球模型所给的物质密度和弹性等参数分布．计算日月引潮力势产生的地球形变附加势，进而计算转动惯量的变化．最后得到一系列包含周期同引潮势带谐项、振幅大于1微秒的自转速率周期变化系数．     

地球物理现象和太阳活动中的高频振荡

本文用几种谱分析方法了从１９７６年７月－１９９２年９月期间的地球物理资料（日长变化，大气角动量）和太阳活动及１９７６年７月－１９８７年１２月的日冕指数。结果证实所有序列中呈现出４０－６０天的振荡，同时也表明：它们的振幅和周期是随时间变化的。本文研究了谱结构的时空分布和讨论地球物理象与太阳活动之间的可能联系。     

地球自转参数序列EPR（SHA）的谱结构

本利用AR谱估计的Marple算法分析了ERP（SHA）序列中的谱结构，地球自转（日长变化和极移）的一些基本周期在谱结构中的存在表明，ERP（SHA）序列伯可靠性以及它在天和地球物理方面的可应用性。本还给出了ERP（SHA）序列的高频变化结果。     

用Hamilton方法计算滞弹地球自转的潮汐变化

在日月引潮力势作用下地球产生弹性形变．地幔粘滞性子致这个形变对于引潮力滞后,成为引起地球自转长期减慢的原因之一．地幔滞弹性也使有效洛夫数k增加,并使自转变化的周期项位相滞后,即产生反常位相项．本文首先用Hamilton方法计算了地球的形变．然后考虑到地幔的滞弹性,计算了在日月引潮力作用下的地球自转长期减慢和滞弹性对周期（带谐）变化的影响．     

地球自转速率的短周期项、大气环流和太阳活动

本文用AR谱分析方法分析了1976—1980年地球自转速率的资料和大气环流的资料,以及用调和分析计算了各周期项的振幅及相位,并计算了大气环流的激发函数。其结果说明:两者存在相应的周期项;北半球的大气环流对自转速率周年项的激励约为60％,对半年项及其他短周期项的贡献约为15％以上。本文对自转速率的不规则变化和太阳耀斑大爆发的关系作了定性的比较。     

地球自转、大气角动量和太阳活动的30—60天波动特征

本分析了十三年的日长变化、大气角动量和太阳黑子相对数资料，研究了这三种资料序列中30－60天波动过程，用统计分析和检验方法证实这种波动过程在时间尺度上具有随机游动的特性，定量分析表明，在此时间尺度上，大气环流中带风的作用对日长变化的贡献约为87％。如果太阳活动对地球自转中30－60天波动存在激发作用，其作用过程不能完全证明是直接通过大气影响地球自转的。可能存在其他媒介，如通过海洋再作用于大气和固体地球。     

地球自转长期变化非潮汐机制之一

地球自转的长期减慢一般归为日月潮汐摩擦，根据古代日月食的记载及珊瑚类生物生长线的研究，可估算地球自转变慢为每世纪２．４ｍｓ左右的日长变化．但是，潮汐摩擦并不是减速的唯一机制，还要考虑其它非潮汐因素．本文试图考虑太阳风和磁层的相互作用，分析地球磁层中的磁力线在背阳面，由于地球自转引起磁力线压缩与稀疏，产生附加磁压力而引起的力矩对地球自转长期变化的影响．结果表明：这一非潮汐变化机制引起的角加速度约为ω＝－１．６１×１０－２２ｒａｄ／ｓ．     

关于长期极移的讨论

本文用自回归功率谱方法分析了极移、地球自转和大气激发函数的资料,得到了它们的低频谱.在这些谱中存在几个共同的周期.这个事实说明,这些周期可能是真实的.