利用超导重力数据检测汶川地震激发的球型地球自由振荡

利用Canberra、Matsushiro、Membach和Metsahovi 4个台站2008年5月的超导重力数据对汶川8.0级大地震激发的球型地球自由振荡进行了研究。结果表明,0S0～0S48全部基频振型以及1S4、2S4和3S13个谐频振型与PREM模型的误差在0.02‰～1.93‰,且所有振型的信噪比均大于阈值3,表明本文的计算方法是有效的,计算结果是可信的;0S2、0S3和0S4存在谱线分裂现象,其谱线分裂率R为1.093 40、0.674 30和1.071 00,验证了地球自转和椭率是引起0S2、0S3和0S4谱线分裂的主要原因。     

东日本大地震重力信号同震响应

对2011年3月11日日本本州东海岸附近海域Mw9.0级地震前后的观测重力资料进行了同震响应信号分析,给出了gPhone重力仪在大地震后的长周期地震面波和自由振荡的观测结果。震后12h数据经带通滤波后可以分辨出7个环绕地球传播的瑞雷波记录,在低频范围内（5mHz以下）检测到43个地球自由振荡基频振型及52个谐频振型,其分布与理论模型吻合较好。其中,在1mHz以下的低频段内观测到4个振型的谱峰分裂现象。     

标准Morlet小波变换检测地球自由振荡

引入标准Morlet小波变换(NMWT),并将其作为调和分析的工具应用于实际的数据处理中.NMWT不需要逆变换就能直接识别并提取出信号的周期项.在不经过潮汐及气压改正的情况下,对超导重力仪观测的重力变化序列进行NMWT,有效地检测并提取出振幅为1 nms-2的最基本的径向球形振荡(0S0)信号,从而将传统的在频域计算Q值的方法转换为简单的时域计算.结果表明标准Morlet小波变换是一个分析自由振荡信号的理想工具.     

iGrav-007超导重力仪的性能分析及对球型自由振荡模态_0S_m的检测

iGrav超导重力仪是世界上最新型的便携式高精度重力仪,可提供目前为止最稳定的相对重力测量。基于Tsoft软件处理iGrav-007在武汉九峰台站连续5个月的观测数据,进行气压负荷、极移重力效应改正,分析重力残差和漂移等特性。通过频谱分析,检测观测期间2013年Mw6.6级芦山地震激发的球型自由振荡模态0Sm,检测结果明显,综合表明iGrav-007观测性能良好。     

重力场的地球动力学与内部结构应用研究进展

深入认识地球深内部结构和内部动力学问题一直是基础地球科学研究领域的前沿热点,传统方法主要依赖于地震技术。近几十年来,随着新兴的现代重力观测技术革新(尤其是高精度超导重力技术的成功应用),使得检测地球内部动力学现象和物性信息成为可能。本文简述了我国在本领域近年来利用现代高精度重力技术在检测地球自由振荡、自由核章动、内核平动振荡、潮汐模型与极潮和内部结构方面的研究成果进展。     

地球自由振荡探测中最佳时间窗口的确定

针对当前地球自由振荡信号探测所采用数据的时间窗口位置和长度难以给出统一标准的问题,该文以信噪比为衡量指标,系统地讨论利用超导重力观测数据检测地球自由振荡信号的最佳时窗选择。研究结果表明:确定最优时间窗口的位置和长度,需要进行不断实验;_0S_0最佳探测的时间窗口位置为震后2 440 min,数据长度为7 200 min,此时_0S_0的估计值与PREM模型的差异约为5.86×10~(-4),差异极小;通过对不同振型自由振荡进行分析发现,不同振型的最佳时间窗口是不同的。该方法也可以推广至相关信号探测的应用中。     

国际GGP计划和武汉超导重力仪观测

介绍了近年来应用部分超导重力仪观测研究地球动力学研究方面的成果 ,包括精密测定地球潮汐常数 ,研究大气和海洋潮汐信号 ,确定地球自由核章动参数和检测地球自由振荡等内容。     

利用芦山地震自由振荡信号检验中国大陆超导重力仪的高频特性

2013-04-20发生在四川芦山的地震,是一个震级为Mw 6.6的高角度逆冲型地震,在2.3~5.3 mHz频段激发了微弱的球型简正模信号。芦山地震的自由振荡信号为人们提供了检验中国大陆超导重力仪高频特性的机会。分析了中国大陆现有的5台超导重力仪和部分宽频带地震仪在芦山地震后的观测数据,结果表明,超导重力仪SG057（拉萨）、SG053（武汉）和流动超导重力仪iGrav（武汉）在2~5 mHz频段具有较低的噪音水平,超导重力仪SG065（武汉）、SG066（丽江）具有较高的噪音水平。     

区域重力调查成果在江苏地区高精度水准测量改正中的适用性分析

本文分析了空间重力异常精度对水准测量高差重力异常改正的影响。在江苏两处试验区分别采用实测重力和布格异常数据库两种改正方法,计算测段重力异常改正值,对比两者间的差异。结果表明：未顾及地形起伏的实测重力点分布是导致两种改正方法改正值差异大的主要因素;地形起伏较大区域,水准线路出现转折或倾斜过大时,需加测重力,采用实测重力进行水准测量高差重力异常改正;平坦小区域内,利用布格异常数据库与实测重力进行水准测量高差重力异常改正的精度相当。     

潮汐改正对高精度绝对重力测量成果的影响

潮汐是影响高精度绝对重力测量的重要因素之一。文章对绝对重力测量中,采用不同的潮汐改正方法后的结果进行了分析和比较。结果显示潮汐对绝对重力测量成果影响明显;采用理论计算改正潮汐影响的成果内符合精度优于其他方法。该结论对于高精度重力测量具有一定的参考意义和研究意义。     

用切贝谢夫配点法消除地球自振常微分方程组在地心处的奇异性

用切贝谢夫配点法求解地球自振常微分方程组，无需进一步改化即可消除这组方程在地心处的奇异性，并能获得高精度的结果     

滇西实验场区地壳密度时变特征与强震机理研究

利用重力与水准资料分析研究了滇西背景单层密度变化图像和1985～1992年单层密度时变特征,结果显示其与断裂活动、地震活动明显相关,特别是1996年丽江地震的孕育可能与洱源至剑川或鹤庆的串珠状低波数时变异常带及背景地壳密度变化梯级带有关。基于此,结合已有地震前兆或孕育模式,从地壳运动角度初步提出了地壳内部密度时变的强震前兆模式或发震机制。     

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。     

Correction on Effect of Earth''s Oblateness in Inversion of GPS Occultation Data

By using observed CHAMP orbit ephemeredes and MSISE-90 dry air model and regarding the earth as a sphere and an ellipsoid respectively, phase delays are simulated and the simulated data are retrieved under different schemes. The comparison between the inverted temperature profiles and the model temperature profiles shows that by inverting observed data, we will get temperature results with large errors if the effect of Earth's oblateness is omitted. The correction method is proved to be effective because the temperature errors decreased obviously with this method.     

Atmospheric tides and rotation of the Earth

The six-hourly values of the atmospheric angular momentum (AAM) functions computed by the U.S. National Meteorological Center (NMC) were used to estimate the effects of the atmospheric tides on the Earth's rotation. Variations of the equatorial components ₁ and ₂ of the AAM have periods close to gravitational tidesP ₁ andK ₁.The amplitudes of the detected variations in ₁ and ₂ functions have been found to be much larger than the theoretical ones, the reason of this amplification remains unexplained. According to theoretical formulations, these waves can be expressed only as retrograde motions. Because of frame effects, there is a correspondance between diurnal retrograde polar motion and precession-nutations and the atmospheric effect on polar motion cannot be detected from observations.The second part of this paper deals the effects of atmospheric tides in Earth rotation. High-frequency UT1 variations have been derived from VLBI and GPS techniques during the SEARCH'92 campaign (Study ofEarth-AtmosphereRapidCHanges) (Dickey et al. 1994). They have been compared to values derived by Ray et al. (1994) from global ocean tide model. The results obtained in the present paper show the existence of variations of thermal origin with an amplitude of about 1µs in Universal Time UT1. The agreement between observed and theoretical values is better when the determined thermal atmospheric tides are taken into account.Oceanic tidal signal explains a large part (60% of the signal variance) of the diurnal and sub-diurnal variations. Our results show that only a small part of the residuals (5%) accounts for the atmospheric tidal effects. The residual signal remains unexplained; it might be due to mismodelization of oceanic or atmospheric tides or effect of other geophysical phenomena.     

我国现代高程测定关键技术若干问题的研究及进展

阐述了大地水准面在大地测量学及相关地球科学中的科学意义、作用及其应用,提出了利用GPS技术结合高精度似大地水准面代替我国高程测定的思路,分析了目前地球重力场长波、中波和短波在计算cm级大地水准面中具备的条件,论述了确定1 cm精度城市和5 cm省级似大地水准面的若干关键技术问题及其必要性和可行性,提出了我国cm级大地水准面确定中需解决的主要理论问题和若干关键技术,评述了我国局部大地水准面的主要进展和取得的成果。     

利用航空重力测量和DEM确定地面重力场

本文基于空中一点重力异常可以代表地面一定相关区的平均重力异常的频谱特性，以及在局部区域空间异常与地形高的相关性，提出综合利用航空重力测量和数字高程模型确定地面重力异常的方法。该法可以解决航空重力测量分辨率受航高所限以及地面相关区重叠等问题，数值试验证明了此方法的有效性。     

佘山台倾斜固体潮观测的海潮负荷改正

采用FARRELL的负荷理论以及最新的TPXO6海潮模型和中国近海潮汐资料计算了海潮负荷对佘山台倾斜固体潮的影响,采用BAYTAP-G调和分析软件对佘山台倾斜固体潮观测进行了处理,获得不同潮波的潮汐参数。在此基础上进行海潮负荷改正。负荷改正后,东西分量的振幅因子和相位滞后与理论值较为接近,而南北分量的半日波振幅因子与理论值仍有较大的偏离。结果说明,佘山台倾斜东西分量主要受海潮负荷的影响,超过60%,甚至达到96%(O1);而南北分量受到的非潮汐的影响要比东西分量受到的影响大,如N2波甚至高达70%,但是这也可能是和海潮模型在近海的不精确有关。