星间距离影响GRACE地球重力场精度研究

利用改进的能量守恒法,基于不同星间距离反演了120阶GRACE地球重力场.模拟结果表明:第一,基于相同的GRACE核心载荷精度指标反演长波(L≤20阶)地球重力场时,随着星间距离逐渐增大(110～330 km),累计大地水准面的精度依次提高.在20阶处,基于110 km星间距离反演精度为0.052 cm,基于220 k...     

利用球谐分析方法研究2017年九寨沟MS7.0地震前重力场变化

推导地表重力变化数据球谐展开计算公式,并根据该方法分析2017年九寨沟M_S7.0地震前震源周边区域重力场动态演化特征。结果表明：1） 2015-04～2017-04九寨沟地震震源周边区域重力场动态变化明显。2015-10～2016-04、2016-04～10和2016-10～2017-04这3个时段内,研究区内出现重力正负变化过渡带,九寨沟地震震源位于这3个时段过渡带的交会区域内部。震源附近2016-10～2017-04正负重力变化过渡带的空间走向与2015-10～2016-04和2016-04～10时段结果相比发生了约90° 旋转,九寨沟地震发生时间在过渡带空间走向旋转之后。流动重力观测数据较好地反映了九寨沟地震的前兆现象。2）采用球谐方法分析重力变化数据可以有效突出研究范围内大尺度重力场动态演化规律,抑制局部细节特征,有利于识别主要重力场变化特征。     

基于移去-恢复法的区域大气负荷影响精化——以滇西地区为例

传统的大气负荷改正根据全球大气压模型计算获取,但全球大气压模型中、长波信号占优,缺乏突显区域特征信息的短波信号,而在研究高精度的区域大气负荷影响时,空间信息中的短波信号不可忽视。为此,根据地球重力场理论,引入移去-恢复思想,结合ECMWF提供的全球大气压变化数据和区域高分辨率大气压变化数据（CLDAS-V2.0）,基于负荷球谐系数和区域负荷格林函数方法得到大气压变化对滇西地区的负荷影响。结果表明,得到的大气负荷形变场在空间和时间分变率上均有一定提高。利用移去-恢复法计算区域大气压负荷影响,可为固体地球形变和CORS站时序分析提供参考。     

基于后向递推与扩展指数的球谐域高斯滤波系数高精度计算方法北大核心CSCD

针对滤波半径较大、参考球面半径较小、球谐阶数较高时,传统高斯滤波球谐系数计算存在不稳定性的问题,将扩展指数法应用于高斯滤波球谐系数的后向递推计算。数值计算和实际应用均表明,该方法基本可实现在任何半径大小球面上、任意滤波半径的超高阶高斯滤波高精度计算。     

大气负荷效应对浙江地区的影响分析

利用全球大气模型及浙江地区气象站数据，依据大气负荷理论，采用移去-恢复法计算大气压引起的区域负荷形变场及重力场变化。结果表明，在浙江地区大气负荷引起的垂直形变达12.1 mm，产生的地面重力变化超过12 μGal，对水平形变及垂线偏差影响较小，且大气负荷具有明显的年周期及季节性变化规律。     

大气负荷对新疆地区地壳形变和地面重力变化的影响

基于ECMWF全球大气模型和中国地面气候资料日值数据集中新疆及周边的气象站气压数据,根据弹性地壳形变理论,采用移去-恢复法,利用负荷格林函数法和球谐函数法,计算新疆及周边区域2011～2015年大气负荷变化对地壳垂直、水平形变的影响,同时采用大气导纳方法计算大气变化对地面重力的影响。结果表明,大气负荷对新疆地区垂直形变的影响达到cm级,对地面重力的影响可达10μGal;大气负荷影响具有明显的季节性。     

非潮汐海洋负荷对广东地区大地高变化的影响

利用高时空分辨率海平面变化数据,采用球谐分析方法计算广东及周边地区的非潮汐海洋负荷对大地高变化的影响。该方法充分考虑全球海洋影响,克服直接利用格林函数方法进行局部积分计算产生的不完整性。研究发现,广东地区的非潮汐海洋负荷对大地高的影响呈现明显的区域特征,沿海岸线超过10 mm;距海洋越远,影响越小。     

南半球大气环流活动对云南汛期降水的影响

采用1948-2006年6-8月云南124个测站的月平均降水资料以及NCEP/NCAR 1948-2006年1-5月100hPa及500hPa位势高度月平均再分析资料,对云南省月平均降水做EOF分解,以第一主分量与南半球100hPa和500hPa高度场进行相关分析,希望找出南半球与云南汛期降水相关密切的因子.结果表明:南半球大气环流与云南汛期降水联系密切,影响因子从一月的南极逐月向中纬的南半球西风带和低纬移动;四月和五月南极区域与中纬度呈明显的"跷跷板式"的反位相变化特征.     

水汽对大气重力和倾斜格林函数的影响

建立用相对湿度表示的大气比气体常数模型，利用地面温度和空间垂直温度梯度与压力变化的规律估算大气水汽组分变化对比气体常数的影响。结果表明：在自然温度条件下，水汽变化对大气比气体常数影响不大。进一步将此结果应用于大气重力和倾斜格林函数，得到了水汽对大气重力和倾斜格林函数的影响估计。     

利用全球地磁场模型研究ΔT与Tap之间的差异性特征

采用全球地磁场模型EMM2017计算得到总磁场强度异常（ΔT）与磁力异常矢量（T_a）在主磁场方向的投影分量（T_ap）差异的全球分布,分析该差异的幅值大小、空间分布特征与影响因素,为构建与应用全球岩石圈磁场模型提供参考资料。     

GRACE时变信号恢复方法对比分析

针对利用GRACE重力数据反演地表质量变化过程中产生的时变信号削弱和泄露现象,分别采用尺度因子法和迭代恢复法对信号进行恢复,并选用CSR Mascon产品从时间序列变化和空间分布两个角度对两种恢复方法的效果进行对比分析。结果表明:1)尺度因子法虽实现上较为简单,但其计算结果完全依赖于所选的先验模型,当所选模型的可靠性较差时,会影响到GRACE反演结果的可靠性。2)迭代恢复法的恢复过程仅受GRACE原始观测值的约束,能较好地恢复研究区域的长期趋势信号和周期信号,但在部分区域可能存在信号过量恢复的现象。建议采用迭代恢复法进行GRACE时变信号恢复。     

虚拟球谐方法逼近市级大地水准面计算分析

研究了构建市级大地水准面的虚拟球谐方法。首先,选择构建区域的中心点和区域半径对观测值进行数据预处理,并统计分析数值范围和位置信息;然后,将观测值由地理坐标系转换到球冠坐标系,再转换到虚拟球坐标系中;最后,根据虚拟球谐方法构建市级大地水准面。以南昌市为例构建采样点,采用多项式拟合和神经网络方法与本文虚拟球谐方法进行比较分析,结果表明,虚拟球谐方法的RMS值为0.308 cm,拟合效果最好。     

大气下行辐射简化计算及朗伯假设下大气下行辐射效应计算分析

地表温度反演及真实性检验必须考虑大气下行辐射效应,其简化计算通常假设地表为朗伯体以及大气下行辐射各向同性。本文从理论和方法上分析了大气下行辐射简化计算公式,提出了以某个最佳角度下行辐射值作为半球方向下行辐亮度的平均值来估算大气下行辐射的方法,研究了地表朗伯假设对大气下行辐射效应及传感器入瞳处总辐射的影响,给出了朗伯假设导致的最大可能相对误差的表达式。研究以TERRA-MODIS热红外通道31和32为例,以内蒙古二连浩特地区草场为研究区,输入2004年的探空资料和地温数据到大气辐射传输模型进行实验论证和数值模拟,得到以下初步结论:①对于二连浩特这样的典型内陆地区,忽略大气下行辐射效应最多能引起4K的误差,且随着卫星扫描角增加大气下行辐射效应在增加;②半球空间大气下行辐亮度为各向同性假设不是很合适,但可以获取某个最佳角度的下行辐射作为半球方向下行辐射平均值,以简化计算大气下行辐照度,对于二连浩特地区最佳角度取57°;③地表朗伯假设对大气下行辐射效应计算有影响,最大可能相对误差可达33.3%,随着卫星扫描角增加误差随之减少,综合考虑大气下行辐射效应占总辐射的比重,地表朗伯假设对总辐射影响不大,其带来的误差在可接受范围内。     

GRACE RL06与RL05时变重力场模型数据初步比较分析

简要介绍CSR、GFZ和JPL机构的GRACE RL06时变重力场模型数据,并对比分析RL06和RL05数据的解算模型。从全球陆地水储量变化反演结果、时变重力场模型阶方差和C20项时间序列3个方面,对2004-01~2014-11期间RL06和RL05时变重力场模型数据进行对比分析。结果表明,GRACE RL06时变重力场模型数据质量的和精度较RL05有明显提高,其全球陆地水储量变化反演结果去条带噪声效果更好、信噪比更高;在高阶项部分,RL06模型数据的阶方差小于RL05;RL06模型数据的C20项时间序列幅值变化小于RL05,与SLR所得C20项数据也更接近。相同条件下,采用CSR RL06模型阶方差最小,利用RL06模型所得全球陆地水储量变化反演结果信噪比值最大。     

基于球谐变换的GERD水库形变预测

提出一种基于球谐变换预测GERD水库蓄水过程中引起的地表形变的新方法。首先假定GERD水库分别在5 a、10 a、15 a间被注满,利用SRTM-DEM数据求取蓄水过程中每月水库的面积、体积和平均水高。经球谐展开后计算对应蓄水过程中引起的地表形变,并通过提高最大谐波度的上限来增加结果的精确度。3种蓄水策略下引起的垂向位移速率分别约为11.8 mm/a、5.9 mm/a、3.9 mm/a;引发的东向和西向位移速率分别约为1.8 mm/a和1.4 mm/a、0.9 mm/a和0.7 mm/a、0.6 mm/a和0.4 mm/a;引发的南向和北向位移速率分别约为2.6 mm/a和4.4 mm/a、1.3 mm/a和2.2 mm/a、0.8 mm/a和1.5 mm/a。     

球面数字空间下的基本拓扑模型

球面格网数据模型SGDM(Sphere Grid Data Model)具有多分辨率和层次组织的特性,已成为目前构建globe GIS的有效方法之一。但是,目前关于球面定性和定量的相关模型方法,大都建立在球面连续空间之上。为使计算机能有效地进行球面空间数据处理和关系计算,亟需在球面离散空间上建立起一套空间分析模型和相关方法。本文给出了球面数字空间的定义和特性,建立了基于流型的球面数字空间的基本拓扑模型,将Egenhofer等人的4交关系模型推广到球面数字空间。     

利用GRACE监测全球海水质量变化时滤波处理的影响分析

利用CSR公布的GRACE RL05月重力场数据,采用多种滤波方法推算全球平均海水质量变化,并与GFZ公布的已滤波数据DDK1~DDK5估算结果进行比较。结果表明,不同的滤波方法对估算全球平均海水质量变化结果的影响是显著的,主要体现在信号的空间分布、时间序列以及拟合的趋势项3个方面。 2002~2014年CSR RL05数据多种滤波估算的全球海水质量变化速率为1.17~1.26 mm/a,GFZ DDK数据显示的速率为1.29~1.45 mm/a,两组数据给出的加速度项分别为0.1 mm/a2、0.07 mm/a2。     

GPS天线相位中心校正对GRACE卫星精密定轨的影响

使用GRACE卫星星载GPS观测数据,研究地面获取的先验PCV模型和利用残差法估计的在轨PCV模型对低轨卫星精密定轨的影响,并采用GFZ精密轨道对比和SLR检核手段对其进行评估。结果表明,使用先验PCV模型会降低GRACE卫星定轨精度,相反利用在轨PCV模型可以提高定轨精度,提升数量级可达mm级。     

基于GRACE的格陵兰冰盖质量变化分析

基于GRACE RL05数据反演2003-01~2012-12格陵兰岛的冰盖质量变化,构建去相关滤波和高斯滤波的组合滤波方式,采用线性及二次多项式拟合分析格陵兰岛冰盖质量变化速度及加速度。结果表明,格陵兰岛冰盖呈现加速融化趋势,冰盖融化主要在南部及西北地区。扣除泄漏误差及冰川均衡调整改正,冰盖质量融化速度及加速度分别为-157.8±11.3 Gt/a,-17.7±4.5 Gt/a2,其融化速度在2010年后明显加快,由2003~2009年的-132.2 Gt/a增加到2010~2012年的-252.5 Gt/a。东北部冰盖趋于稳定。中东部地区冰盖质量变化加速度呈现正增长,显示该地区冰盖融化逐年减缓,但2010年后加速融化。