海潮对卫星重力场恢复的影响

本文讨论了海潮对卫星重力测量的影响问题. 首先介绍了海潮对卫星重力测量影响的基本理论;采用FES02和TPXO6海潮模型计算了海潮负荷对卫星重力结果前60阶的影响;并用两个模型之间的差异作为海潮模型精度的估计量,据此计算了海潮模型误差对卫星重力结果的影响. 与GRACE恢复的重力场精度的比较说明：海潮对重力场40阶以下的影响都超过了目前重力场恢复精度;尽管由于卫星测高技术的发展,海潮模型的精度有了很大的提高,但目前的全球海潮模型用于GRACE重力场恢复的前12阶的改正还是不够精确. 另外,我们也利用中国东海和南海潮汐资料以及FES02海潮模型讨论了中国近海潮汐效应对GRACE观测的影响. 结果说明该影响与海潮模型的误差相当. 这反映了当前海潮模型的不确定度,因此通过结合全球验潮站资料有望提高海潮对卫星重力测量的改正精度.     

厦门重力固体潮海潮负荷改正研究

厦门台重力固体潮观测长期受海潮负荷影响.应用重力固体潮观测资料进行地震预报和地球物理研究时,需要对其海潮负荷的影响和改正进行研究.本文应用TSOFT软件对厦门台弹簧重力仪五年的连续观测数据进行预处理,并采用Venedikov调和分析方法获得重力固体潮潮汐参数.基于DTU10、EOT11a、HAMTIDE11a、GOT4.7、FES2004、NAO99b、TPXO7.2和TPXO7.2atlas八个较新的全球海潮模型,结合osu.chinasea.2010和NAO.99Jb两个区域海潮模型,研究了厦门台的重力海潮负荷特征并对其进行海潮负荷改正.数值结果表明,经过区域海潮模型修正后的厦门台海潮负荷为7.3μgal.八个全球海潮模型对主要潮波的负荷改正有效性的差异不大.应用NAO.99Jb区域海潮模型修正的M2波剩余残差值比osu.chinasea.2010小.观测残差负荷改正有效性大致在40%~70%.统计对比O1、K1、M2波的残差平方和结果表明,对厦门台进行海潮负荷改正时,应用经NAO.99Jb区域海潮模型改正的NAO.99b全球海潮模型残差结果最小,经NAO.99Jb区域海潮模型改正的DTU10全球海潮模型次之.这可能与NAO.99Jb模型考虑日本沿岸验潮站资料有关.考虑高精度近海海潮模型的构建和验潮站资料的弥补以及数据预处理方法的改进,可以进一步提高厦门台的海潮负荷的改正效果.     

倾斜和应变固体潮中的海潮负荷改正

引言 到目前为止,地球内部的弹性性质均由地震学方法获得。用地震记录可研究弹性波(压缩波、剪切波)和地下物质的弹性性质。研究海潮负荷作用下弹性地球的响应问题可对观测资料进行负荷改正并对地球内部的弹性参数进行反演研究,这是区别于地震学的又一行之有效的研究手段。多年来许多人在该领域作了大量的研究,已取得了一定的成     

海潮负荷效应计算的精度估计

本文较系统地研究和讨论了海潮负荷效应计算的精度问题。建立了总的及单项的误差估算模型。对中国大陆M2波重力、倾斜和应变的负荷计算都给出了精度估值。结果表明,海潮负荷效应计算精度明显地受地球模型和海潮图精度的限制,尤其是地球模型选取不同,对结果影响更大。越靠近沿海,其相对精度越低。并对目前的负荷研究、改正精度等进行了分析和评价。     

承压井水位固体潮M_2波海潮负荷改正

应用Schwiderski全球海潮模型,采用积分格林函数方法计算了海潮M2波的应变负荷潮。通过调和分析和残差计算,对京、津、唐地区的7个承压水位观测井的水位固体潮M2波进行了海潮负荷改正。计算结果显示,观测井水位M2波潮汐因子和相位漂移的标准偏差分别由改正前的2.263和24.57°降低到0.898和3.58°。     

琼中台重力非潮汐变化气压与海潮负荷改正

本文对琼中台连续重力观测数据进行收集整理并处理,基于处理后的数据,进行了潮汐分析和非潮汐分析。潮汐分析采用VAV调和分析方法;非潮汐分析则分别进行了零漂改正、固体潮改正、气压改正和海潮改正。其中,零漂改正采用一般多项式拟合零漂的方法;气压改正采用VAV软件;海潮改正运用SPOTL程序,以NAO.99b潮汐模型计算了琼中台海潮负荷值。最终获得了改正后的琼中台重力非潮汐变化,结果表明琼中台的重力气压导纳值为-0.34×10^-8m/s²/mbar,气压改正幅度约为10×10^-8m/s²,海潮改正幅度约为5×10^-8m/s²。改正后,琼中台重力非潮汐变化数据,比仅进行零漂固体潮改正后的重力非潮汐变化数据中的潮汐信号更加微弱,说明进行海潮改正后的效果是明显的,该方法可进一步去除其中的潮汐信号。     

卫星重力梯度恢复地球重力场的频谱分析

根据仪器功率谱密度和重力位系数阶方差的定义,本文建立了卫星重力梯度测量噪声功率谱密度与重力场模型的误差阶方差的直接对应关系,并基于此讨论了重力梯度测量精度、卫星轨道高度以及运行时间对地球重力场恢复精度的影响.相比于传统的基于最小二乘法评估卫星载荷噪声对地球重力场恢复精度的影响而言,本文提出的方法简单、直接,有助于快速设计和确定卫星重力测量计划的有关参数.     

北京站重力潮汐分析及海潮负荷效应

采用引潮势和海潮潮族作为输入函数,对北京实测的重力潮汐进行了响应分析,将频率相同的引潮力产生的重力天文(引力)潮和海洋潮汐负荷效应产生的重力负荷潮分离开.再对重力天文潮和负荷潮进行调和分析,得到北京重力天文潮和负荷潮的平均变幅分别为121.5和7.5微伽.海洋潮汐的负荷影响为北京重力天文潮的6.2%.     

海潮对中国大陆倾斜负荷效应的研究

本文推导了倾斜负荷效应的实际计算公式,并确定了ψ_0=12°,m=21阶的计算方案。研究了中国大陆海潮倾斜负荷效应的空间分布特征。结果表明中国大陆不存在倾斜负荷“无潮点”,但是,在西北地区布设倾斜台站将较小地受海潮影响。给出了便于实用的100个台站的倾斜改正值。     

地球重力场恢复中的位旋转效应

分析了地球自转引起的位旋转效应公式中采用近似速度的影响. 对一组GFZ的快速科学轨道、一组TUM的约化动力法轨道以及一组GFZ的事后科学轨道,计算了星历提供的速度与只有地球引力场对卫星产生作用时的卫星速度的差值,其中参考重力场模型分别采用EGM96、EIGEN2和EIGEN_CG01C. 通过比较得出：轨道数据与EIGEN2地球重力场模型的自恰性优于EGM96和EIGEN_CG01C地球重力场模型. 速度差各分量的变化具有很明显的周期性且与卫星轨道的运行周期相吻合. 当要求在卫星轨迹处获得1m2/s2精度的扰动位时,也即要求位旋转效应公式中卫星速度的近似精度小于2mm/s时,GFZ的快速科学轨道、TUM的约化动力法轨道只需要剔除那些速度精度不满足要求的卫星轨迹点;当要求在卫星轨迹处获得0.5m2/s2精度的扰动位时,应当重新估算上述轨道的速度信息,或采用精度更高的GFZ事后科学轨道.     

高精度大地测量中倾斜及应变观测的海潮改正

基于卫星测高资料得到的CSR4．0全球海潮模型精度已明显优于早期海潮模型，采用精度高的海潮模型重新计算海潮改正是当今高精度大地测量中心须解决的问题，利用CSR4．0全球了及中国近海海潮图计算了海潮引起中国测站的倾斜及应变海潮改正，此结果对我国及应变观测数据处理有重要的实用价值。另外，文中还比较了不同地球模型对应的格林函数对倾斜及应用变海潮改正的影响，认类计算中国测站的海潮改正时，用中国近海海潮图取代全球海潮的中国近海部分是必要的。     

利用CHAMP卫星几何法轨道恢复地球重力场模型

介绍了利用CHAMP几何法轨道恢复地球重力场模型的基本原理和算法,提出了基于牛顿数值微分公式并辅助移去-恢复方法计算卫星速度的算法.利用现有重力场模型标定CHAMP加速度计数据的差分算法,采用Technical University of Munich（TUM）提供的CHAMP几何法轨道,计算出了三组50×50地球重力场模型.与GRIM5_C1、EIGEN_1S和EIGEN_2模型的比较表明,无论位系数差值阶方差或大地水准面差值,恢复出的模型与EIGEN_2模型都最接近.利用北极实测重力数据对上述模型进行了检验,结果显示,本文得到的三组模型均优于GRIM5_C1模型,且与EIGEN_1S、EIGEN_2模型精度相当.     

中国地壳运动观测网络基准站倾斜固体潮观测中的海潮负荷信号改正问题

利用最新的全球海潮模型（Csr3.0,Fes95.2,Tpxo2,Csr4.0和Scw80)和中国近海海潮资料，基于标准地球模型负荷格林函数，采用Agnew的积分格林函数方法研究了倾斜固体潮观测中的海潮负荷效应。文章计算了中国地壳运动观测网络25个基准站8个主要潮流的倾斜负荷，数值结果说明对某一潮波而言，倾斜负荷振幅达10^-9弧度，沿海地区达10^-8弧度或更多。文章构制了北京和上海等8个主要台站的倾斜负荷随时间变化。     

南极中山与昭和站重力海潮负荷效应及背景噪声研究

利用南极中山站LCR-ET21重力仪器与昭和站GWR058仪器获得的重力潮汐观测资料,采用最新的三个全球海潮模型（Dtu10,Eot11A和HAM11A）研究了南极地区的海潮负荷效应和背景噪声.结果表明,由三个海潮模型计算的重力负荷均值改正后,中山站O1和M2振幅观测残差分别由13.83%和20.55%下降到5.32%和5.95%,昭和站O1和M2振幅观测残差分别由10.84%和21.52%下降到1.91%和3.40%,说明海潮负荷改正的有效性.利用加汉宁窗的FFT变换,获得了地震频段的地震噪声等级（SNM）,其值分别为1.574（中山站）和1.289（昭和站）.而在潮汐频段,中山站的背景噪声比昭和站高一个数量级,主要由不同观测仪器和台站局部环境所致.本文结果可为进一步利用南极重力资料研究局部环境和全球动力学问题提供有效参考.     

海潮误差对GRACE时变重力场解算的影响研究

海潮误差是 GRACE 时变重力场反演中重要的误差源,目前发布的海潮模型中主要包含振幅较大的主潮波分量模型,在时变重力场反演中次潮波的影响也是不可忽略的,因此,GRACE 时变重力场反演中的海潮误差主要包括受限于海潮模型误差和次潮波影响.本文利用轨道模拟方法检测了短周期潮波的混频周期以及次潮波对ΔC20, ΔC30的时序特征,并进一步通过轨道模拟结果分析了海潮误差对时变重力场反演的影响,然后通过实测数据解算分析了海潮误差对当前 GRACE 时变重力场解算的影响,研究发现:(1) 利用轨道模拟能够有效地检测短周期潮波的混频周期;(2)时变重力场解算过程中,次潮波的影响大于海潮模型误差的影响;(3)海潮模型误差以及次潮波影响是当前 GRACE 没有达到基准精度的重要因素之一.     

海潮负荷引起的弹性潮汐形变解

1.计算方法根据自由振荡理论,质量负荷作用下的地球形变平衡方程形式为■式中u和v表示球坐标系中r和θ方向的位移量,ρ_0=ρ_0(r)、g_0=g_0(r)为形变前的地球密度场和引力加速度,ψ为质量附加扰动位ψ_1和直接作用于地球的扰动位ψ_2之和,(?)为体胀系数,λ(r)、μ(r)、e_(?)(?)、e_(?)(?)、e_(?)(?)和e_φφ分别为拉梅常数和应变分量。扰动位ψ满足泊松方程     

香港地区重力固体潮和海潮负荷特征研究

介绍了在香港地区重力固体潮合作观测成果, 获得了该地区完整的重力固体潮实测模型. 利用全球和近海海潮模型以及岛屿验潮站数据较系统地研究了海潮负荷特征, 反演了全球海潮模型的适定性. 数值结果说明周日频段内的海潮模型要比半日频段内的模型更加稳定, 实施验潮站潮位高变化改正对精密确定重力固体潮相位滞后起重要作用. 文章还研究了重力观测残差和台站背景噪声水平. 本项研究填补了中国地壳运动观测网络在该地区重力固体潮观测空白, 为地表和空间大地测量提供有效参考和服务.     

用东海和南海潮汐资料修正全球海潮模型对中国及邻区重力场负荷计算的影响

利用11个全球海潮模型和中国东海及南海近海潮汐资料,计算了海潮负荷对中国及邻区重力场的影响,进而讨论了用近海潮汐资料修正全球海潮模型对负荷结果的影响. 结果表明, 用近海潮汐资料修正全球海潮模型对沿海地区的负荷计算影响较大, 因此在计算海潮负荷对沿海台站的影响时, 必须顾及近海潮汐效应. 计算M2波海潮负荷时, 选择CSR4.0, FES02, GOT00, NAO99和ORI96海潮模型, 则对于内陆大部分台站负荷的近海效应在0.1times;10-8m/s2量级; 而计算O1波时, 如选择AG95或CSR3.0模型, 则在0.05times;10-8m/s2量级. 这说明模型中的各个潮波在我国沿海的准确性并不是一致的, 因此模型的选择是比较复杂的.