地球自转率潮汐变化尺度因子的确定

地球自转速率的潮汐变化与尺度因子成正比,影响尺度因子各种地球物理机制是复杂的,主要有液核、海洋动力学(平衡海潮和非平衡海潮)、大气、地幔滞弹性等.文中讨论了大气、地幔滞弹性,并对影响地球自转尺度因子的同一机制不同理论模型进行了对比分析.     

弹性地球自转动力学理论的研究进展

地球自转的精确测定是高精度大地参考系建立的理论基础,也是天体测量学、大地测量学和地球物理学共同关注的研究领域。研究了弹性地球自转动力学的基本理论,主要内容包括:修正了固体潮和地球自转对地球惯量张量元影响的表达式;首次给出了高阶岁差章动力矩对地球自转的影响;介绍了大气对地球自转影响的数值积分法,并给出了负荷理论方法;总结了大陆水分布对地球自转影响的数值原理;研究了海洋负荷潮汐对地球自转影响的理论和方法,在推导过程中抛弃了传统的直接数值积分法,直接以负荷引力位为基础,并将海潮潮高引入表达式中,推导出了海潮对地球自转影响的有关公式。本文给出的理论公式可为动力大地测量学和天文地球动力学的研究提供理论参考和依据。     

重力场长周期变化的观测与理论结果比较

利用Chandler摆动周期作为约束，估计了地幔滞弹性对地球二阶带谐响应系数κ、带谐位系数J2和卫星轨道升交点Ω的影响，理论预测的长周期潮汐参数被用来与人卫激光测距（SLR）观测结果进行比较。结果表明，SLR确定的长周期潮汐解已能检测到地幔滞弹性的影响。考虑地幔滞弹性和非平衡海洋潮汐效应后，理论预测的18．6a潮汐参数与SLR潮汐解基本相符。     

液核弹性地球自转动力学理论的研究进展

地球自转的精确测定是高精度大地参考系建立的理论基础,也是天体测量学、大地测量学和地球物理学共同关注的研究领域。研究了液核弹性地球自转动力学的基本理论,主要内容包括:修正了固体潮和地球自转对地球惯量张量元影响的表达式;首次顾及了日月高阶岁差章动力矩对地球自转的影响,引进了周期满足小于等于0 5d和大于等于1 5d的其它摄动机制(例如:大气、海洋和地表水分布等)对地球自转的影响;形式上对Rochester的耗散力矩表达式进行了变换,使得耦合系数变为无量纲的参数。本文的推导理论上更为严格,形式上更为完美对称,并为以后定义液核地球模型的CEP轴和CIP轴打下基础。本文给出的理论公式可为动力大地测量学和天文地球动力学的研究提供理论参考和依据。     

弹性椭球地球模型的海潮效应

本文推证了比较完整的弹性椭球地球模型的海潮负荷理论和计算公式,它对弹性球型地球模型海潮效应计算的发展起了一定的作用。     

三轴弹性地球自转的动力学方程

整体地球自转动力学理论一般假设地球是旋转对称的,但实际上地球是一个非对称的旋转椭球体。因此,三轴地球自转的研究是符合现实的。本文在弹性地球自转Liouville方程的基础上,在推导过程中所有量保留到极移平方和椭率乘积量级而忽略其更小量级的情况下,给出了适用于地球自转研究的三轴弹性地球自转的动力学方程。同时也列出了求解三轴弹性地球自转自由摆动的两种方法,即椭圆积分方法和椭圆函数方法。最后指出,如果在推导过程中保留更小量级,则弹性地球模型的自转动力学方程无解析解;旋转对称地球自转的线性解是三轴地球模型在极移量级下的一种特例,且三轴弹性地球模型不可能出现第二自由摆动。     

VLBI技术CONT观测的高频ERP解算

国际VLBI测天测地服务机构(IVS)已组织了多次VLBI连续加密观测(CONT),提供了高精度连续的原始观测数据,在地球自转参数(ERP)的连续高频解算中起到积极的作用,揭示了地球自转高频变化的观测资料和理论模型之间的差异,有助于进一步解析其激发机制改进模型.这里使用VLBI资料处理软件系统OCCAM处理了CONT02,CONT05和CONT08数据,并进行ERP高频解算及频谱分析.从各次CONT观测的残差频谱中发现较强周期信号,反映了地球自转的特性.特别是CONT08残差频谱中存在明显的周日项信患,揭示了北半球夏季月份大气激发对地球自转的作用.     

地球同步卫星时间传输系统中的地球自转改正

本文讨论了地球同步卫星时间传输系统中的地球自转改正,通过计算给出单向定时和双向定时中的地球自转改正值。     

地球内核的章动效应

地球内核与地球自转有着密切的联系。由于内核的存在,将出现两个新的与地球自转有关的章动模式,即顺向的自由核章动(PFCN)和内核摆动(ICW)模式。本文依据Mathews等人的内核地球章动理论,讨论了归一化章动振幅的Mathews形式和Wahr形式的应用;通过PREM地球模型检测了内核对章动振幅的影响,由此发现内核在亚毫角秒量级上影响主要的章动项,它和当今的观测精度是一致的。     

由PREM地球模型计算的洛夫数

本文选取迄今为止最完善的地球模型ＰＲＥＭ,利用它所定义的地球内部基本间断面及所给物质密度的弹性等参数分布,通过求解弹性地幔运动方程,得到形变位移矢量,由此计算出二阶洛夫数。本文的理论值与观测结果符合良好。     

Rotational evaluation of a long-period spherical harmonic ocean tide model

By exchanging angular momentum with the solid earth, tidal variations in ocean currents and sea level cause the rotation of the solid earth to change. Observations of earth rotation variations can therefore be used to evaluate ocean tide models. The rotational predictions of a spherical harmonic ocean tide model that is not constrained by any type of data are compared here to the predictions of numerical ocean tide models and to earth rotation observations from which atmospheric and non-tidal oceanic effects have been removed. The spherical harmonic ocean tide model is shown to account for the observed variations at the fortnightly tidal period in polar motion excitation but not in length-of-day. Overall, its long-period polar motion excitation predictions fit the observed tidal signals better than do the predictions of the numerical ocean tide models studied here. It may be possible to improve its agreement with length-of-day observations by tuning certain model parameters, as was done to obtain the close agreement reported here between the modeled and observed polar motion excitation; alternatively, the discrepancy in length-of-day may point to the need to revise current models of mantle anelasticity and/or models of the oceanic response to atmospheric pressure variations.     

潮汐改正对精密GPS基线解算的影响

介绍了三类潮汐模型改正,分析了中国及周边地区不同类型、大尺度GPS网,研究了极潮、大洋潮、固体潮模型改正对定位精度的影响,给出了模型的使用方法.     

重力计算中的潮汐改正分析

详细介绍了重力固体潮汐改正的来源和计算公式,针对潮汐因子的取值进行了分析讨论,同时就海洋负荷潮汐模型对重力潮汐的影响展开阐述并给出简算公式,最后得出,不同等级的重力测量计算采用相应的计算公式,其计算精度为±2×10-8 ms-2。     

潮汐对高精度重力测量的改正分析

分析了固体潮和海洋负荷潮对沿海基准站绝对重力测量的影响,以及利用不同海潮模型计算后的精度统计,结果表明全球海潮模型对我国沿海绝对重力测量的改正不是十分精确。并简要分析了海洋负荷潮对相对重力测量的影响。     

垂线偏差测量的固体潮和海潮改正

垂线偏差是大地测量学和地球物理学的基础数据。固体潮和海潮是影响高精度垂线偏差测量的重要因素,固体潮改正主要表现为天体引潮位对垂线偏差的直接影响及造成地球形变而产生的附加位对其的间接影响。本文基于引力场球谐展开理论,推导了垂线偏差测量中固体潮和海潮的改正公式。利用JPL DE421星历和EOT11A海潮模型,计算全球19 570个GNSS测站处垂线偏差的潮汐改正值,分析了垂线偏差潮汐改正的时空变化规律。通过实例给出了日、月引潮位及附加位、海潮对垂线偏差子午和卯酉分量的改正。现有高精度垂线偏差测量精度已达到0.1″,而固体潮和海潮对垂线偏差的改正总量级可达我国一等天文规定精度(0.3″)的17%,因此在高精度的垂线偏差应用中需要顾及潮汐改正。     

不同海潮模型对东南极沿海地区GPS基线解算的影响

在高精度GPS数据处理中,海潮的影响是一个不可忽略的因素。利用GAMIT软件解算2011年东南极沿海地区中国中山站及其周边6个IGS站的GPS数据,对比分析了FES2004、DTU10、EOT11a、GOT4.7、HAMTIDE11a、OSU12以及TPXO7.2等7个全球海潮模型在不同测站的海潮负荷差异,比较了海潮负荷对于GPS基线解的影响。结果表明,海潮负荷对GPS基线解的影响与测站所处位置及基线方位有关,达到cm级,相对影响达到10-8,因此,在高精度的GPS基线解算中必须考虑海潮的影响;但选用不同海潮模型对东南极沿海地区GPS基线解算的差异可忽略不计。     

南极中山站的重力和区域海洋潮汐特征

本文利用中山站弹簧重力仪记录的重力潮汐时间序列、验潮站数据、CATS2008区域和Eot11a全球海潮模型研究重力和海洋潮汐特征。结果表明,在周日频段,潮波O1的海潮振幅达到28 cm,4个主要潮波（Q1、O1、P1和K1）的全球模型与验潮站潮高差之和为4.2 cm,区域模型与验潮站潮高差之和为4.4 cm;在半日频段,潮波M2的海潮振幅达到20 cm,4个主要潮波（N2、M2、S2和K2）的潮高差之和分别为7.7 cm和5.1 cm,说明利用区域模型修正全球模型的重要性。经区域模型修正的全球海潮负荷改正后,重力主波K1、M2和S2的最终残差振幅分别下降了9.84%、56.14%和37.08%,说明区域海潮模型更能反映海洋潮汐的真实特征,用区域模型修正全球海潮模型的有效性得到验证。     

利用先验重力场模型求定GOCE卫星重力梯度仪校准参数

重力梯度仪校准参数的确定是GOCE重力梯度观测数据处理的关键环节。本文对GOCE卫星重力梯度观测值中的时变信号与粗差进行了分析,利用高精度全球重力场模型,确定了GOCE重力梯度观测值各分量的尺度因子与偏差,并对校准结果进行了精度评定。结果表明,在测量带宽内,海潮对重力梯度观测值影响在mE量级,与重力梯度仪的精度水平相当,陆地水等非潮汐重力场时变信号略小于海潮,量级约为10~(-4)E;各分量重力梯度观测值的粗差比例均大于0.2%;除EGM96模型外的其他模型对GOCE重力梯度仪进行校准后,Vxx、Vyy、Vzz、Vyz分量上尺度因子的稳定性均在10~(-4)量级,Vxz分量能达到10~(-5)量级,Vxy分量为10~(-2)量级,这与梯度观测值各分量的精度水平一致。     

海潮负荷效应对我国及周边IGS站的影响

针对近海区域海潮变化复杂且海潮负荷效应显著,而全球海潮模型在近海区域精度较低的问题,该文提出了将全球海潮模型NAO.99b和区域模型osu.chinasea.2010相结合,分析海潮对中国大陆及周边地区IGS站的影响。使用GAMIT软件解算IGS站实测数据,通过海潮负荷计算软件SPOTL对解算结果进行改正,并对改正效果进行对比和分析。结果表明,海潮负荷对中国及周边区域站点的影响主要体现在垂直方向,对一些站点的影响可以达到厘米级;海潮负荷对站点坐标的改正效果明显,特别是日本的种子岛站改正效果接近30%;站点改正效果从沿海到内陆逐渐减弱。