利用GRACE 数据监测中亚地区陆地水储量动态变化的研究?

利用2003年1月至2013年1月10 yr 间的GRACE (Gravity Recovery And Climate Experiment)重力场恢复与气候实验重力卫星数据,辅以 TRMM (Tropical Rainfall Measuring Mission)/CMAP (Climate Prediction Center’s Merged Analysis of Precipitation)降水量数、NDVI (Normalized Difference Vegetation Index)数据、DEM (Digital Elevation Model)数据等多种数据源及诸多GIS (Geographic Information System)手段,分析了121个月内研究区陆地水储量的动态变化情况。研究结果表明：⑴自东向西研究区陆地水储量变化程度由微弱逐步变化为非常剧烈;⑵巴尔喀什湖域外流区、鄂毕河流域以及部分叶尼塞河中下游地区的陆地水储量持续增长趋势显著;⑶锡尔河流域、阿姆河流域的交界处、幼发拉底-底格里斯河流域和里海西南海岸交界范围内,陆地水储量呈现了急剧降低的趋势;⑷降水量、蒸散发、地表植被的覆盖变化、地形因素等自然因素均对陆地水储量产生影响作用;⑸陆地水储量最大值出现的时间滞后于降水量最大值出现的时间。     

基于GRACE数据的西南陆地水储量分析

利用地球重力卫星GRACE(Gravity Recovey and Climate Experiment)2005年1月～2010年4月期间64个月的数据,对我国西南地区陆地水储量变化进行了反演.结果表明,选取适当的高斯半径(R=600 km)和所采用数据的平均引力场作为背景引力场,则基于GRACE数据反演的西南陆地水...     

GRACE重力计划在揭示地球系统质量重新分布中的应用

2002年3月成功发射的美德合作卫星重力计划GRACE(Gravity Recovery And ClimateExperiment),即将提供空间分辨率约为200 km而时间分辨率为1个月的时变地球重力场模型序列。GRACE计划的星座由两颗相距约220 km,高度保持为300-500 km、倾角保持约90°的近极轨卫星组成。由于采用星载GPS和非保守力加速度计等高精度定轨技术,以及高精度的星一星跟踪数据反演地球重力场,在几百公里和更大空间尺度上, GRACE重力场的精度大大超过此前的卫星重力计划。根据GRACE时变重力场反演的地球系统质量重新分布,将对固体地球物理、海洋物理、气候学以及大地测量等应用有重要的意义。虽然其设计寿命只有5 yr,但研究表明GRACE的结果可用于研究北极冰长期时间尺度的变化,并进而研究极冰融化对全球气候变化,特别是对海平面长期变化的影响。在季节性时间尺度上,利用GRACE重力场反演的质量重新分布足以揭示平均小于1 cm的地表水变化,或小于1 mbar。的海底压强变化。除了巨大的社会效益和经济效益外,这些变化对了解地球系统的物质循环(主要是水循环)和能量循环有非常重要的意义。介绍GRACE重力场揭示的地球系统质量重新分布,为理解其地球物理应用提供必需的准备;同时针对我国大陆和沿海地区的地球物理应用提出初步的设想。     

地球表面季节性形变的物理成因

地表形变运动的成因探索对环境监测、气候变化研究以及高精度地球参考框架维持都具有重要意义,主要讨论了地球表面非构造季节性运动的物理因素。首先介绍了两个已经明确了的激发机制:由大气、海洋、陆地水、雪、冰以及植被等变化引起的表面质量重力负荷,是地表季节性形变的主要激发源,可以解释40%~50%的垂向和15%~20%的水平向地表季节性形变;除此之外,地表温度变化引起的热弹性形变对GPS台站观测到的周年位移也存在激发作用,在垂向和水平方向的贡献率分别为7%和8%~9%。其次探讨了地表三维季节性形变的潜在物理机制,现有的理论证明和区域性的观测结果均表明,由地下水含量变化引起的孔隙弹性负荷极有可能对地表形变存在贡献。孔隙弹性形变的情况不同于传统水文负荷,却与热弹性效应类似,可以通过改进现有的热弹性形变模型,并将其应用到陆地水系统,拓展出全球尺度的孔隙弹性形变模型,进一步补充解释地表三维(尤其是横向分量)季节性形变。     

大气、陆地水储量和海水质量分布变化与地球低阶引力场球谐系数的关系

大气、固体地球及海洋组成了一个复杂、变化的地球动力学系统，这一系统中的任一质量分布变化都将产生地球引力场变化。采用全球7000多个地面气象台站的月平均降水及温度资料、NCEP提供气压月均值、TOPEX／Poseidon卫星测高资料和WOA98海水温度及盐度模型计算了大气、陆地水储量和海水质量分布变化引起地球低阶引力场系数变化。比较综合大气、陆地水储量和海水质量分布变化对带谐项J2，J3，J4影响的计算结果和人卫激光卫星的测定结果，可以看出，大气、陆地水储量和海水质量分布变化是引起地球低阶引力场系数周年变化的重要激发源。     

全球陆地水储量对地球自转变化的激发作用

用美国环境预测中心和美国大气研究中心(NCEP/NCAR)40年重新分析计划气候数据同化系统(CDAS)所得到的全球陆地水储量(土壤湿度和积雪水当量)数据,对地球自转变化(极移和日长)的激发作用作了分析．结果表明,陆地水储量对周年地极移动正频分量的激发为17．8mas,与大气激发相当,相位滞后约48°．其中,积雪水当量的激发结果与用人卫遥感技术所得到的积雪水当量激发的正、负频率分量的振幅和相位都符合得很好． 用陆地水储量数据得到对日长变化周年分量的激发作用约49μs,约占观测激发的15％,相位滞后约23°;对日长变化半年分量的激发作用约9μs,约占观测激发的3％,相位滞后约122°．     

卫星跟踪卫星模式中轨道参数需求分析

首次基于半解析法利用GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)双星K波段星间速度误差、GPS接收机轨道误差和加速度计非保守力误差影响累计大地水准面精度的联合模型开展了卫星跟踪卫星模式中轨道参数的需求分析.建议我国将来首颗重力卫星的平均轨道高度设计为400 km和平均星间距离设计为220 km较优.此研究不仅为我国将来卫星重力测量计划中轨道参数的优化选取以及全球重力场精度的有效和快速估计提供了理论基础和计算保证,同时对将来国际GRACE Follow-On地球重力测量计划和GRAIL(Gravity Recovery and Interior Laboratory)月球重力探测计划的发展方向具有一定的指导意义.     

GOCE卫星重力计划及其应用

基于CHAMP和GRACE卫星，GOCE(Gravity Field and Stead—state Ocean Circulation Explore)是欧空局(ESA)的一颗重力场和静态洋流探测卫星。利用它可得到空间分辨率为200—80km的全球重力场模型和1cm精度的大地水准面．简要介绍了目前重力卫星的发展现状与其局限性，详细叙述了GOCE卫星的组成、科学目标、测量原理、在地球物理等学科中的重要应用，并提出GOCE等重力卫星资料在我国的应用设想。     

长三角地区电离层变化的GPS监测

利用GPS双频观测量可获取电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC),以监测区域上空电离层的分布和变化特征,从而可以发现不同尺度的电离层异常。该文采用2004年上海地区GPS综合应用网(SCGAN)以及中国地壳运动监测网络(CMONC)的部分台站的观测,计算得到1年时间序列的TEC数据,来研究长三角地区上空的电离层TEC的变化与活动。应用这些数据,综合利用高斯权函数和滑动平均等几种数据处理方法,重点分析和讨论了长三角地区上空电离层的周日变化、周年变化和季节性变化特性,揭示了电离层冬季异常等现象。同时,通过对1年时间序列TEC进行谱分析,得到了其相应的变化周期。     

PSD法测量大型射电望远镜副面位姿

指向精度是大型射电望远镜天线具有挑战性的关键技术指标.在望远镜运行中,方位俯仰角的变化、重力以及日照等对副面撑杆的综合影响会引起望远镜的副面位姿改变从而引起指向误差的增加和天线效率的降低.基于天马65 m射电望远镜,使用位置传感器装置(PSD)法构建了副面位置偏移量测定系统,可以实时采集副面的3维位移数据,构建重力模型,将测试结果与射电法构建的现有副面模型进行对比,有较好的一致性.此外,该系统可以分析日照(引起撑腿局部温度效应)引起的副面位移情况,也可以监视风载和瞬时启停对副面位姿的影响.