大气激发和观测极移之间的转换变化分析

本文采用１９８４—１９９２年期间日本气象厅（ＪＡＭ）推算出的大气激发函数序列（χ１，χ２），和美国喷气推进实验室（ＪＰＬ）提供的Ｓｐａｃｅ９３极坐标序列经过反卷积而推出的测地激发函数（ψ１，ψ２）进行了比较。同时也比较了极移（ｘ，ｙ）和从大气激发序列归算出（经过卷积）激发极移（ｍ１，ｍ２）。     

不同频段上极移,日长变化与大气角动量变化激发结果的比较

本文用ＪＭＡ大气角动量序列计算了对极移和日长变化的激发量（ｍ＇１、ｍ＇２和ｍ＇３），并分三个频段与天文观测得到的地球自转参数序列（ｍ１、ｍ２和ｍ３）进行了比较．结果表明：在钱德勒和季节性频段上，大气运动确实是固体地球自转变化的主要激发源．     

大气和极移的高频变化比较

采用从1988－1999年的现代技术测定的高精度极移序列EOP（IERS97C04）推导出激发函数χ^m）和美国国家环境预测中心和美国国家大气研究中心（CNEP／NCAR）提供的大气角动量激发函数χp和χib^p，使用几种数据分析方法，分析了大气对极移高频振荡（12－42cpy)激发贡献，复数小波变换和功率谱分析表明，χ^m和χ^p序列在高频段内呈现比较强的谱峰，它们具有相似的谱特征，比较而言，χib^p在这个频率段内比χ^p要弱些，χ^m和χ^p之间的相关系数分别为0．75（逆向）和0．6（顺向），两个序列之间的平方相关谱的估计值分别在0．5－0．9之间（负频）和0．4－0．6（正频），相位谱表明χ^p(AAM)超前x^m一天左右，这些大气是极移高频变化的主要激发源，特别是在逆向运动上具有更大的贡献，由于它们之间位相差和振幅变化的不稳定性，说明可能存在AAM以外的其他激发源，这个问题有待进一步深入研究。χ     

极移和激发的研究

极称可分为长期极移，钱德勒摆动（CW），周年极移（AN），不规则极移和短周期极移，由于极移运动对不同频率的激发响应是不同的，采用反卷积方法将极移序列进行了分析，对各类极移运动与激发的关系作了对比研究，认为周年极移与激发是逐年不同的，若能将它们逐年进行比较，将会对气象模型提供更好的约束条件，不规则极移可能反映了地球上较大规模的异常气象现象。     

极移的半年振荡和大气激发的贡献

本文采用国际地球自转服务（IERS）测定的均匀极坐标序列及日本气象局（JMA）提供的大气激发函数赤道分量而求得的激发极移序列来研究它们的半年振荡变化。两种序列进行了比较，相关估计给出x相对于m1的相关系数为0.69，y相对于m2的相关系数为0.52。因此，我们认为大气质量角动量赤道分量对极移半年项有一部分贡献。这些影响表现在x轴方向稍强于y轴方向。结果表明：观测极移和激发极移的半年振荡的周期及振幅都是随时间而变化的。     

大气对极移的非季节性激发贡献

本文对由高精度的极移资（Ｓｐａｃｅ９３序列）所推导出的测地激发函数和由日本气象局（ＪＭＡ）提供的大气激发函数中的非季节性波动进行了研究，在两个序列中都显示出较强的４０－６０天的波动．在非季节性的时间尺度上，测地激发函数相关于大气压力变化，与与的相关系数分别为０．４４和０．５８，这表明了大气角动量对极移中ｙ轴方向的非季节性变化的影响稍大于ｘ轴方向．而且，大气和测地激发函数尤其在Ｘ２方面具有较相似的时间变化谱．这些事实说明：极移的非季节振荡至少部分地由气压变化所引起，它在１４０天以下周期的极移激发中起了一定的作用．     

地球自转极移近120天准周期变化的小波分析及其大气激发机制

本文利用小波变换这一新的频谱分析方法研究了地球自转极移近１２０天准周期变化的时频特征，证实了在极移序列中存在显著的近１２０天准周期振荡，得到了极移准周期变化的周期与振幅随时间变化的规律．以地球自转动力学为基础，在时域内分析了大气变化对自转极移季节内变化的激发．表明大气激发在本文所研究的频段内是极移短周期变化的主要激发源。并发现在极移近１２０天准周期振荡平静时期，发生ＥＬＮｉｎｏ事件，同时日长变化近１２０天准周期变化增强．     

全球地表水储量再分布对周年极移的激发

利用全球降水和蒸发观测同化资料以及国际大气模式比较计划和国际大气海洋耦合模式比较计划中的陆面过程数值模式，计算比较了地表水储量角动量变化对周年极移的激发，分析结果表明基于3种资料的地表水储量角动量变化对极移周年正向频率的激发约占大气周年正向激发的10%至25%，研究结果尽管显示大气，海洋和地表水的综合周年正向激发与极移测地周年正向激发十分相近，鉴于海洋角动量数值分析的差异和目前对全球水循环观测的水准以及对水循环平衡问题有限的理解，仍然期待更为客观的全球海洋，陆面动力过程和数值分析方法用于完善全球地表水储量变化对周年极移激发的研究。     

大气对地球自转参数（ERP）的高频激发

本文采用１９８３—１９９２年期间由空间大地测量技术观测和归算的地球自转参数（ＥＲＰ）序列，以及由全球气象资料归算的大气角动量（ＡＡＭ）序列，分析和研究了大气对地球自转参数的日长变化（ＬＯＤ）和极移（ｘ和ｙ）在一个月时间尺度以内的高频激发作用，得到的主要结果如下：１大气对ＬＯＤ分量高频潮汐的估计值存在着影响，但是，潮汐形变参数ｋ／ｃ随时间和频率的变化却是受非大气因素的扰动引起的．２．大气可以解释３０天以下ＬＯＤ非潮汐的大部分变化．３．极移分量３０天以内的高频变化也主要由大气激发．ｘ分量与大气的相关性要强于ｙ分量，而且更为稳定，主要表现为平均时间尺度约为２７天的波动，大气对这个波动的贡献可达７０％．     

基于有效角动量函数的多参数极移预报

极移的变化与多种激发息息相关,这些激发包括大气表面压力和大气风、海底压力和洋流、陆地水分布以及气候变暖导致的海平面变化,并且可以通过有效角动量函数来估计.在极移预报中,通过刘维尔方程融合有效角动量函数,并利用最小二乘与自回归组合的方法进行拟合及外推,同时,对自回归模型的可调节参数设置更多的选择,在不同的极移预报阶段,对于不同分量的预报匹配更优的参数,有效地提高了极移的预报精度.在441次1–90 d的极移预报实验中,短中期的预报改善更为明显,在1–6 d和7–30 d的极移X预报结果中,分别有56.9%和53.5%优于国际地球自转服务(International Earth Rotation Service, IERS)的预报;在1–6 d和7–30 d的极移Y预报结果中,分别有66.5%和59.7%优于IERS的预报.整体上,极移Y的预报精度比极移X的预报精度有更多的提升,以IERS的地球定向参数(Earth Orientation Parameters, EOP)产品EOP 14C04 (IAU2000A)为参考,极移X预报在第1 d、第5 d的MAE (Mean Absolute...     

极移序列系统差的探讨

利用上海天的SHORDE1软件对约3年左右9MJD49001.1-MJD50109.6)的全球SLR资料进行了归算,并将所得的极移序列和相应历元的国际地球自转服务中心（IERS）给出的极移序列作了比较,分析结果表明,上海天台基于SLR资料的极移序列与IERS极移序列之间存在一定程度的系统偏差,该系统差具有明显的周期性,周期约为427天,振幅为1mas左右。     

周年极移序列的Markov链概型

本文根据Ｍａｒｋｏｖ随机过程理论，给出了周年极移振幅ｒａ序列的一阶Ｍａｒｋｏｖ链概型，并建立了ｒａ序列增加年Ｒ与减小年Ｄ游程以及（Ｒ十Ｄ）游程循环（周年极移循环）的概率分布模式，经统计假设检验，一阶Ｍａｒｋｏｖ链可以很好拟合。序列的变化过程．得到了ｒａ不同状态的平均首次到达时间矩阵，其值大多与实测符合．ｒａ的基本周期为２年、６．０７年、６．５４年、７．０８－８．５０年、２１．２５－２８．３３年和８５年，而６．０７年是它的一个主要周期．由Ｍａｒｋｏｖ链的遍历性定理得到，预报ｒａ时取用在此之前的第６—１３个以内的样本为宜．     

加权最小二乘法与AR组合模型在极移预测中的应用研究

分析了极移预测的重要性,介绍了目前极移预测的主要方法.根据目前常用预测模型中周年项和钱德勒项的时变性质,在极移预测方法上进行了一种新的尝试,即利用加权最小二乘法与AR组合模型对极移进行预测.为进一步优选模型中的加权函数,设计了3种选权方案,并通过对比,给出了极移X、Y序列各自合适的选权方案.通过实验最终验证了这种新方法对极移预测的精度提高有一定作用,可作为极移预测的一种参考方法;但该方法作为极移预测的一种新的尝试,在选权方案优选时,其物理激发上的理论依据仍需进一步探讨.     

地球自转参数序列EPR（SHA）的谱结构

本利用AR谱估计的Marple算法分析了ERP（SHA）序列中的谱结构，地球自转（日长变化和极移）的一些基本周期在谱结构中的存在表明，ERP（SHA）序列伯可靠性以及它在天和地球物理方面的可应用性。本还给出了ERP（SHA）序列的高频变化结果。     

极移的地震激发研究

本文采用Harvard目录中1977－1994年间的地震有关参数，及Dahlen计算的地震引起地球惯量矩的变化有关公式，得到由地震引起的极移要比观测值小2个量级．单个地震引起的极漂移呈现随机特性，但它的累积效应却表现出长期的变化，地震引起激发极的运动方向趋向于130—150°E，它与观测极漂移的方向相反．本文这一分析结果将随着观测技术的不断改进及观测精度的提高而得到证实．当考虑地球液核效应时，地震也可能对地球液核自由章动产生影响．我们的分析表明，大地震的这一影响与VLBI检测出的结果相比较，它在观测精度以下．     

Chandler摆动周期和Q值对激发函数估计与比较的影响

用1984-1999年期间的地极坐标序列和两个大气角动量序列。分析了不同Chandler周期和品质因子Q的取值对Chandler摆动周期激发的功率谱密度，以及观测激发与大气激发之间的相干系数和相干相位的影响，结果表明，不同Chandler周期和品质因子Q的取值对观测激发的功率谱密度，以及观测激发与大气激发之间的相干系数有很大影响。因此，在分析Chandler摆动的观测激发与地球物理激发的关系时，不能仅以观测激发与某个地球物理激发序列（如大气激发）的更好逼近来选择Chandler摆动的最佳周期，因为Chandler摆动是多种地球物理激发共同作用的结果。     

极移速度的周期分析

本文对瞬时极的移动速度用自回归谱估计的Marple算法进行了周期分析，结果表明，瞬时极的移动速度可能存在着2386.天（6.5天）、1168.9天（3.2年）、321.3天、163.7天、130.1天及92.7天等6个周期，同时计算了极移的振幅和周期，发现极移的速度与极移的振幅正相关，与极移的周期负相关，并且发现厄尔尼诺现象都出现在地极移动周期较短的年份。     

基于混沌时间序列的Volterra自适应滤波极移预报方法

针对极移复杂的时变特性, 根据混沌相空间坐标延迟重构理论, 提出一种基于Volterra自适应滤波的极移预报方法. 首先, 利用最小二乘拟合算法分离极移序列中的线性趋势项、钱德勒项和周年项, 获得线性极移、钱德勒极移和周年极移的外推值; 其次, 通过C-C关联积分法对最小二乘拟合残差序列进行相空间重构, 并利用小数据量法计算残差序列的最大Lyapunov指数验证其混沌特性, 在此基础上, 构建Volterra自适应滤波器对残差序列进行预测; 最后, 将线性极移、钱德勒极移和周年极移的外推值以及最小二乘拟合残差的预测值相加获得极移最终预报值. 利用国际地球自转服务局(International Earth Rotation and Reference Systems Service, IERS)提供的极移数据进行1--60d跨度预报, 并将预报结果分别与国际地球定向参数预报比较竞赛(Earth Orientation Parameters Prediction Comparison Campaign, EOP PCC)结果和IERS A公报发布的极移预报产品进行对比, 结果表明: 对于1--30d的短期预报, 该方法的预报精度与EOP PCC最优预报方法相当, 当预报跨度超过30d时, 该方法的预报精度低于EOP PCC最优预报方法, 优于参与EOP PCC的其他方法; 与IERS A公报相比, 该方法的短期预报效果较好, 当预报跨度增加时预报精度低于IERS A公报. 预报结果表明该方法更适合于极移短期预报.     

全球海洋对极移周年运动的激发

目前海洋对极移季节变化的激发尚未得到合理的定量结果.许多研究已经表明大气运动是极移季节变化最大的激发源,海洋运动是剩余部分最主要的激发源之一.利用新一代SODA海洋同化资料(SODA_1.4.2和SODA_1.4.3)以及ECCO海洋同化资料,深入研究了1992—2004年全球海洋对极移周年变化的激发以及激发随纬度的分布.结果表明,SODA海洋激发的季节变化与从测地激发函数中扣除大气、陆地水作用剩余部分的季节变化在所研究的大部分时段非常接近,二者的周年振幅和位相结果基本相当.此外,与早期SODA_Beta 7的结果比较,新一代的SODA海洋激发有了明显改善.SODA和ECCO海洋对极移周年激发的纬度分布,在格林威治方向上比较一致;在东经90°方向上有明显的差别.     

1899.7—1992.0光学观测的极移序列分析

利用傅里叶谱分析、数字滤波器、小波变换分析对重新处理的1899.7至1992.0年相对于H37参老系的最新均匀极坐标序列Pole37作了分析,结果表明：（1）Chandler摆动的谱结构在不同的历元处是不同的,在1930年前后的时段确实存在“双峰”结构。在1930年以后Chandler摆动为稳定的单峰,其振幅是随时间变化的。从“双峰”到单峰是一个平衡的“演化”过程。（2）极移的财年振荡的周期、振幅是较稳定的;（3）从资料是到极移的Markowitz项不像一个随机运动,而是一个周期为近30年、振幅为25mas左右的天平动。（4）极移的线性漂移速率在Y分量上比较明显。其X分量为1.6mas/a,Y分量为.4mas/a,速度方向为西经64°.8,速度大小为3.75mas/a。