基于ITRF2000的全球板块运动模型

利用最新国际地球自转服务 (IERS)发表的国际地球参考架ITRF2 0 0 0速度场 ,建立一个完全基于现代空间大地测量实测结果的现今全球板块运动模型ITRF2 0 0 0VEL。板块的总角动量 |L| =0 .12 7sr M·a-1,即ITRF2 0 0 0不满足无整体旋转的要求 ,与协议地球参考架CTRF定义不符 ,存在整体性旋转     

基于ITRF96和ITRF97的全球板块运动模型

利用国际地球自转服务(IERS)发布的国际地球参考架ITRF96和ITRF97的水平运动,分别建立了完全基于现代空间大地测量实测结果的新的现今全球板块运动模型．研究表明,ITRF96和ITRF97与协议地球参考架(CTRF)的无整体旋转(NNRNo-Net-Rota-tion)的定义不符,都存在一个整体旋转．ITRF96参考架的旋转角速度约为0．11°／m．yr,旋转极位于N-4．13°,E89．3°;ITRF97的旋转角速度约为0．10°／m．yr,旋转极位于N-27．2°,E74．7°．这种不一致性对ITRF96和ITRF97的高精度应用和长期维持、地球自转参数的长期变化都将产生一定的影响。     

参考架转换参数估计与分析

在描述不同参考架转换参数估计方法的基础上,利用太阳系行星历表资料估计了近代不同DE(Development Ephemeris)历表之间的转换参数;利用脉冲星计时观测与VLBI(Very Long Baseline Interferometry)技术观测得到的毫秒脉冲星位置资料,估计了基于DE历表的动力学参考架与河外射电源参考架(ICRF)之间的转换参数.给出的不同参考架之间转换参数包括旋转矩阵的3个旋转角及其随时间的变化率,参考历元为MJD51545.结果表明:DE200到DE405历表转换参数的旋转角最大绝对值为13 mas,其随时间变化率为-0.0007 mas/d.DE414到DE421历表转换参数的3个旋转角的绝对值均小于0.1 mas.估计得到的DE421到ICRF转换参数的旋转角最大绝对值为3 mas,旋转角随时间变化率也是必须计及的.     

3种板块绝对运动模型的建立及其比较

建立了3种板块的绝对运动模型。即假定太平洋海岭相对固定于下地幔而得到的PRF-ITRF2000的板块绝对运动模型；根据热点资料推得的HS2-ITRF2000板块绝对运动模型和由ITRF2000得到的NNR-ITRF2000无整体旋转的板块绝对运动模型。比较了这3种板块绝对运动模型的利弊，综合起来看PRF-ITRF2000可能是一个比较合适的基于空间数据的绝对参考架。     

3种板块绝对运动模型的建立及其比较

建立了 3种板块的绝对运动模型。即假定太平洋海岭相对固定于下地幔而得到的PRF -ITRF2 0 0 0的板块绝对运动模型 ;根据热点资料推得的HS2 -ITRF2 0 0 0板块绝对运动模型和由ITRF2 0 0 0得到的NNR -ITRF2 0 0 0无整体旋转的板块绝对运动模型。比较了这 3种板块绝对运动模型的利弊。综合起来看PRF -ITRF2 0 0 0可能是一个比较合适的基于空间数据的绝对参考架     

基于SLRF2005全球板块运动参数的求解

基于由卫星激光测距(Satellite Laser Ranging,SLR)资料建立的国际地球参考架SLRF2005,利用SLR测站的坐标和速度场解算了全球5大板块的运动参数,并与地质模型NNR-NUVEL-1A作比较和分析,结果表明基于现代空间测量技术的欧拉极与地质模型基本一致,说明近几百万年板块的运动是稳定的,同时数据显示两者之间仍存在一定差异。     

分析昆明GPS站相对欧亚板块的运动

利用国际联测和综合处理 ,得到昆明GPS站地壳形变速率每年以( -4 .3± 0 .5)mm下沉趋势 ,水平分别以 3 7.5mm ,方位 1 47°± 1 .°5运动。利用最新国际地球自转服务 (IERS)发布的国际地球参考架ITRF2 0 0 0速度场 ,建立最新反映全球板块模型 ,基于最新的ITRF2 0 0 0地球参考架和欧亚板块的欧拉矢量 ,估计得到昆明站的地壳垂直形变速率为每年 -0 .0 1mm呈下降趋势 ,水平形变速率为每年 ( 8.1± 0 .2 0 )mm ,方位 1 3 7°± 1 .°5;并进一步分别基于几百万年地质地磁模型NNR -NUVEL1A和ITRF96、ITRF97模型的欧亚板块的欧拉矢量 ,得到较一致的结果 ,说明全球板块运动稳定性与模型的可靠性。本文基于不同板块模型分析了昆明GPS站相对于欧亚板块运动     

以基线长度变化率为约束估算VLBI站的垂直形变率

基于NNR-NUVEL-1A地球板块运动模型和ITRF2000地球参考架的三维VLBI站速度矢量,采用实测的VLBI基线长度变化率作为约束,重新估计了部分国际VLBI站的局部或区域性地壳的垂直形变,并与国际地球参考架ITRFs解和VLBI全球解GLB2003,VTRF2003和VTRF2005的结果进行了比较。结果表明,欧亚板块的URUMQI站和太平洋板块的KWAJAL26站,南极OHIGGINS站的垂直形变率、ITRFs解和VLBI全球解存在6-15mm/a的差异,北美YUMA站可能有15-31mm/a 的垂直形变率,而美国西部太平洋板块的San Francisco(PRESIDIO)站的垂直形变率还有待进一步的研究。此外,SC-VLBA,CRIMEA和EFLSBERG站的垂直形变率、ITRFs解和VLBI全球解的差约为1-6mm/a。用不同方法得到的VLBI站的水平形变率解有较好的一致性。     

轨道积分中参考架运动的惯性力计算

在Ｊ２０００．０平赤道参考架,真赤道参考架,Ｊ２０００．０平春分点和真赤道的轨道参考架中积分卫星运动微分方程时,考虑了参考架运动产生的惯性力,在运动方程的右函数中加上参考架运动的惯性力后做数值积分计算。     

基于ITRF97的上海和鹿岛VLBI站地壳垂直形变的VLBI测定

利用美国宇航局(NASA)在1999年的VLBI全球解(glb1123)中关于上海VLBI站与国际上13个VLBI站的基线长变化率高精度测定结果,以及日本鹿岛Kashima和Kashima 34两VLBI站分别与国际VLBI站间的相应结果,基于最近的国际地球参考架ITRF97,估计得到了上海VLBI站和日本鹿岛两VLBI站相对于板块稳定区的地壳垂直形变率分别为-1.91±0.56 mm/yr、-3.72±0.74 mm/yr和-8.81±0.84mm/yr,表明上海VLBI站存在每年近2毫米的下降,讨论并证实日本鹿岛两VLBI站的地壳垂直形变速率是不一致的;基于不同板块运动模型的欧拉旋转矢量,估计得到了上述3站的水平形变速率;还估计给出了太平洋板块中部的形变率结果.     

全球构造非对称性的定量分析

完全基于空间大地测量数据，得出全球活动构造板块边缘相对运动速度、板块间运动类型、南半球膨胀、北半球压缩以及GPS垂向运动季节性变化振幅和相位随纬度的分布等，由此得出全球构造分布定量特征；全球构造在空间位置和几何形态上相互对称，而构造特征性质相反-即全球构造非对称性。     

等级三星系统的运动学研究

统计分析表明,在目前的观测精度(Imas)下,由于三体效应大多数等级三星系统已不能用经典的双二体运动学模型来描述;即使对于应用需求而言,该模型也不再适用于描述三体视效应较强的等级三星系统.因为在实用星表参考架中不宜采用数据量较大的数值历表来描述子星的运动,所以有必要针对等级三星系统建立尽可能简单实用的运动学模型.借助已有的观测资料和拟合研究结果,给出了6个等级三星系统的质量参数和初始条件,进而根据实用需求讨论了这些系统的运动学描述问题.     

并置VLBI站的相对形变及其与全球解结果的比较

基于ITRF2000地球参考架的三维VLBI站速度矢量和NNR-NUVEL-1A地球板块运动模型，采用观测的VLBI基线长变化率作为约束，估计和讨论了全球6个并置VLBI站的局部或区域性地壳的相对形变，并与国际地球参考架ITRFs解和VLBI全球解glb2003以及VTRF2003的结果进行了比较．结果表明日本Kashima与Kashim34VLBI站之间，美国GREENBANK的NRAO20与NRAO85-3站之间可能存在每年约近4毫米的相对垂直形变；WESTFORD与HAYSTACK二站间每年近2毫米的垂直形变率差基本可得到肯定，KOKEE和KAUAI二站的垂直形变率约有每年1至3毫米的差．利用如下方法能较可靠地检测出并置VLBI站间的局部或区域性的地壳垂直形变，改进ITRF解的可能不足．     

含辐射作用力的相对论改正运动方程

在本文中我们得到了慢速运动中两个球对称非旋转天体在辐射作用力影响下的运动方程。此方程相对论改正达到了(v/c)~2、(v/c)~4、(v/c)~5量级。运动方程只依赖于相对论质量,而与天体的内部结构和致密度无直接关系。这意味着运动方程可以应用于象中子星和黑洞一类具有强内引力的天体。     

未来的国际天球参考架

本文简述了国际天球参考架的发展历史和现在射电参考架的现状—基准源选择的标准和参考架的稳定性。描述了地面上光学观测在依巴谷参考架的维持和加密的一系列工作。介绍由天体测量卫星GAIA和SIM给出的天球参考架可能逵到的精度。详述了在今后十年中地面天体测量的作用以及正在开展有关天球参考架的研究课题 ,同时也列出了我国正在和即将开展天体测量的几个研究课题     

板块运动修正对站坐标系列比较的影响

本利用七参数转换公式对美国Texas大学Austin空间中心、美国Goddard航天中心及上海天台获得的全球SLR参考坐标系之间作了比较，得到结果如下：在考虑了板块运动的影响之后，两两坐标之间的差异大大缩小，其中主要的SLR站的偏差小于5cm。     

岁差模型研究的新进展——P03模型

简述了岁差P03模型提出的背景情况;指出IAU1976岁差模型的缺陷, IAU 2000A岁差和章动模型中虽有改进但仍不完善;对IAU2006岁差模型(即Capitaine提出的P03模型)作了介绍,并将其与其他岁差模型L77、B03和F03进行了比较;述及GCRS至ITRS的2种表达方法,基于春分点的岁差和章动旋转角方法和运动参考架CIO的X、Y、s的方法;给出了CIP和CIO位置确定的各种方法以及其精度;最后叙述了20世纪IAU采用的岁差一章动模型和IAU天文常数工作组的有关情况,给出了在惯性参考架中"非旋转原点"的运动.     

经自适应网格改造后的SHASTA程序和磁重联数值实验

SHASTA(Shaarp and smooth Transport Algorithm)是求解二维磁流体动力学问题的单一网格程序.在将其用于磁重联问题的数值模拟时,它被修改成为采用自适应网格方法的程序.修改后的程序可以针对扩散区进行细化计算.在SHASTA程序的自适应计算实现过程中,采用了插入式的自适应修改策略,原二维磁流体力学偏微分方程的求解算法被作为独立单元使用.另外,修改中使用分层的数据结构,将每个细化层次的物理量用二维可变数组描述,并标记磁场和压强分布的陡变区为细化区域,再通过插值的方法得到细化层网格点上的物理量分布和边界条件,最后细化区域的细化计算结果被赋予给其上一层网格,并对其内容进行更新.采用细化计算进行的磁重联的模拟实验表明,相比单一网格计算,细节分辨率得到提高,相应的计算时间的增加则与模拟中的参数选择有关;而自适应程序部分带来的计算精度和稳定性的影响则依赖于边界设置,单步长的推进策略和插值算法.     

三维流体动力学并行软件包NaSt3DGP及其应用

该文介绍了解算直角坐标系下不可压缩Navier．Stokes方程的大型有限差分并行软件包NaSt3DGP。介绍了其采用的区域分解算法、差分格式及计算流程；对并行效率进行了测试，作出了处理器数目和计算效率的关系曲线；把此程序应用到旋转的行星流体动力学中，分别用自检验和互检验的方法证明了修改后程序的可靠性，并且得到了满意的非线性数值模拟结果。     

卫星星座的结构演化

主要研究星座几何结构的演化问题，分析了在地球扁率摄动和卫星的入轨偏差影响下轨道的演化过程，以卫星的相位和升交点赤经为参数描述了星座结构演化的一般规律，又以星下点轨迹变化和星下点的相互位置关系的变化为参数描述了区域星座结构演化的地域特性．分析表明，地球扁率摄动将导致星座结构的整体漂移，而卫星的入轨偏差则会导致星座几何结构的紊乱，特别是轨道半长轴的偏差，将是影响星座几何结构稳定性的决定因素．