利用局部高空间分辨率大气数据计算GRACE大气去混频模型

在计算GRACE重力场反演中的大气去混频模型时,针对ECMWFop或ERA-Interim大气数据空间水平分辨率不足的问题,提出了一种局部区域高空间水平分辨率大气数据与全球大气数据合理拼接融合的方法。利用欧洲局部区域的大气数据与ERA-Interim大气数据融合计算了一组改进的大气去混频模型,从谱域、空域及星间距离变率残差角度分析了改进大气去混频模型的质量。结果表明改进大气去混频模型相对于常规大气去混频模型的质量提高最大比例为1.87%,与AOD1BRL05相对于RL04的提高比例2.27%相当,验证了高空间水平分辨率大气数据确实有助于提高大气去混频模型质量的结论,为改进GRACE提取局部区域特定质量变化信号提供了一种方法。     

大气积分方法对GRACE大气去混频模型的影响

讨论利用表面压力积分方法以及3种不同大气垂直积分方法并结合去平滑球谐分析方法,计算出4种不同的GRACE大气去混频模型。从谱域、空域以及主成分分析来比较4种GRACE去混频模型的差距。结果表明:4种大气积分方法信号相近,但也存在较小的差距。用于现阶段时变重力场模型计算这些差距时影响可忽略,但是如果要达到GRACE模拟精度,以及下一代卫星重力场模型的精度,需要考虑大气积分方法间差距带来的影响。     

GRACE离散时变重力场的大尺度动态变化模型构建分析

针对GRACE月时变重力场的离散球谐系数,提出联合经验正交函数分解和多通道奇异谱分析的方法,在有效实现空间维数压缩和条带噪声去除的同时,提取、分析其动态变化特征并构建相应的变化模型。结果表明,GRACE离散球谐系数存在显著的周年项和长期趋势项变化成分,其中,周年项模态的方差贡献达到50.6%,扣除周年项成分后长期趋势项的累积方差贡献达到77.4%。以长期趋势项和周年项成分构建的非线性模型能较好地反映离散球谐系数及其反演结果的动态变化特征,其对全球陆表等效水柱高的拟合标准差介于0.3~14.0 cm,平均标准差为1.8 cm。研究结果可为分析地球重力场各参量变化特征及地球动力学变化提供重要参考。     

卫星重力梯度数据的模拟研究

推导了运用地球重力场模型计算单点、格网点以及格网平均的扰动重力梯度复组合分量的公式;提出了广义球谐函数及其定积分的新算法,并利用EGM96地球重力场模型试算了全球地区卫星轨道面上的重力梯度分量的格网平均观测值;通过对角线分量满足Laplace方程的精度,验证了该算法的有效性和实用性。     

卫星重力梯度数据的模拟研究

推导了运用地球重力场模型计算单点、格网点以及格网平均的扰动重力梯度复组合分量的公式;提出了广义球谐函数及其定积分的新算法,并利用EGM96地球重力场模型试算了全球地区卫星轨道面上的重力梯度分量的格网平均观测值;通过对角线分量满足Laplace方程的精度,验证了该算法的有效性和实用性。     

利用GRACE和地球物理模型研究地球动力学扁率变化

作为一个旋转的扁椭球体,地球的动力学扁率J2变化主要是由各圈层相互作用和地球系统的物质流动所引起。当前,测定地球动力学扁率主要是通过卫星激光测距资料获得。本文利用GRACE月重力场模型、海底气压模型和冰期均衡调整模型等估计地球动力学扁率月变化ΔJ2,通过计算得到的C20时间序列与卫星激光测距(SLR)结果差别不大。通过计算分析,可以看出使用不同机构发布的GRACE数据产品,得到的季节变化时间序列的结果差别不大,与SLR结果非常接近,得出的C20时间序列在SLR方差百分比达70%。     

利用重力卫星GRACE监测亚马逊流域2002-2010年的陆地水变化

基于2003～2012年的GRACE卫星重力资料,采用最小二乘拟合的方法,构建了时变重力场统一模型IGG-TVG2013。该模型以球谐系数的形式表达,在考虑趋势项和周期项等经验参数的基础上,还考虑了加速度项和潮汐模型误差、大地震等因素的影响。将IGG-TVG2013模型与GRACE资料进行了比较分析,在全球92%以上的区域二者符合精度优于±1 ugal;利用该模型外推预测了2013年1～6月的重力场变化,结果与GRACE实测数据符合较好。这表明IGG-TVG2013模型不但能较好地描述重力场的连续时空变化,而且具有一定的短期预测能力。     

重力梯度张量的球谐分析

深入研究了利用卫星重力梯度数据确定地球重量力场模型的球谐分析方法，导出了由重力梯度张量的球函数展开系数确定扰动位球谐系数的实用解算模型。模拟试算结果验证了本算法的有效性和实用性。     

GRACE时变地球重力场模型反演全球质量变化

根据GRACE卫星所得到的2008年1～12月份的重力场模型数据反演各种质量变化的分析结果,求出等效水高。对全球和局部地区的等效水高进行分析,得出关于时变重力场模型能够在较大的时间尺度范围和地理范围内很好地反演全球质量变化的结论。     

利用GRACE反演陕甘晋高原地下水储量变化

采用GRACE时变重力场模型和GLDAS水文模型反演了陕甘晋高原地下水储量的时空变化,并与TRMM降雨资料及实测水井数据进行了对比分析。研究结果表明：在时间域上,整个区域的地下水在2005-2014年大约以3.6±0.7 mm/a的速率递减;在空间域上,整个区域自西向东10年内的递减速率依次增大,其中山西中部地区最大。与TRMM降雨资料的对比发现,降雨与地下水储量变化强相关,但不是引起地下水储量减少的原因。与水井实测数据对比发现,除特殊情况外,本文反演得到的结果与水井水位变化趋势基本一致。     

利用GRACE数据研究美国干旱产生的原因

利用GRACE和GLDAS数据计算美国2003年1月—2013年12月陆地等效水高的时间序列,两者结果呈强相关,相关系数为0.91.GRACE数据计算陆地水储量最低在2012年7月,这与欧洲干旱研究中心发布的帕尔默干旱指数(scPDSI)结果一致,证明了GRACE时变地球重力场模型具备探测干旱的能力.利用NOAA(Na...     

利用GRACE数据分析中国区域地下水变化

利用GRACE和GLDAS数据计算了2003年1月-2012年12月我国长江中下游平原、西南地区、华北平原的地下水储量变化.长江中下游平原与西南地区地下水储量最低值在冬季、最高值在9月,华北平原地下水储量最低值在6月、最高值在12月,结合3个区域降水与农业耕作模式对地下水储量变化进行分析.西南地区地下水储量变化最显著的...     

利用星载GPS观测数据确定海洋2A卫星cm级精密轨道

海洋二号B星（Haiyang-2 B,HY2B）是中国海洋动力环境监测的首颗组网卫星,主要用于探测海面高度、海面风场、重力场等多种海洋动力环境参数,高精度卫星轨道是完成上述任务的前提与关键。选取HY2B卫星2021年1月的星载GPS观测数据,从数据完整性与多路径效应两个方面分析了观测质量,采用简化动力学定轨方法进行了精密定轨研究。结果显示,相比海洋二号A星（Haiyang-2 A,HY2A）,搭载同一型号接收机的HY2B卫星伪距多路径误差有所下降;基于国产星载双频GPS接收机可以实现HY2B卫星径向2 cm、三维优于3 cm的定轨精度;同时,验证了相位中心变化（phase center variation,PCV）模型对精密定轨的改进作用。目前的星载GPS数据与定轨方法可以满足高精度海洋测高任务的需求。

     

利用GRACE数据反演格陵兰冰盖冰雪质量变化

比较分析了不同多项式条带滤波的效果,从中选出了适合GRGS数据的条带滤波;估算了2002-07～2007-09格陵兰冰盖冰雪质量变化的空间分布,并给出了格陵兰冰盖冰雪质量变化约为-116±9km3/a,对应海平面变化的贡献约为0.32±0.02mm/a。     

测高数据在计算海平面时的取权

根据卫星测高数据分布所具有的低纬时稀疏、高纬时密集的特点,提出了计算平均海平面时非交叉点数据的解析定权公式和交叉点数据的解析定权公式。     

利用卫星定位数据分析大气水汽探测模型

地基GPS探测技术已经成为一种有效的大气水汽探测手段。地基GPS探测技术具有自动、快速、精确;时空分辨率较高;可获得绝对量;覆盖面广;费用低廉;全天候工作等优点,受到了国内气象部门的极大重视,利用GPS进行大气探测正逐步向业务化过渡。以广东省GPS气象监测网建设项目为基础,通过对不同对流层模型进行对比分析,确定适合广东地区的对流层模型。     

基于SLR的GRACE卫星定轨中大气密度模型对轨道精度的影响

以GRACE卫星为例,分析比较利用SLR观测资料进行卫星定轨时,采用不同大气密度模型对GRACE卫星定轨精度的影响;将定轨结果与采用GPS的定轨结果进行比较,分析与GPS定轨结果的差异。实验证明,大气密度模型的选择对定轨结果的影响很明显,同时,比较了基于SLR的定轨结果与采用GPS的定轨结果,发现大气密度模型采用DTM的情况与采用GPS的轨道差异最小,差异的量级为米级。