苍梧M_S5.4地震和呼图壁M_S6.2地震震前重力非潮汐变化特征

分别对苍梧M_S5.4地震震前的梧州台和呼图壁M_S6.2地震震前的库尔勒台连续重力观测数据进行分析研究。结果表明,2次地震前梧州台和库尔勒台分别观测到10个月和7个月左右的重力非潮汐持续性上升变化,月均变化速度分别为5.0μGal/月和5.1μGal/月,累计变化分别约为50μGal和35μGal。经现场核实和理论计算排除环境干扰影响,认为2次地震震前数月的重力非潮汐持续上升变化与孕震过程有关,可为构建连续重力观测地震预测指标体系提供重要参考。     

基于现代大地测量手段的青藏高原南缘地壳形变分析

基于2003~2013年GRACE卫星重力、GPS和绝对重力数据对青藏高原南缘地壳形变进行探讨分析。结果表明,拉萨测站1999~2015年垂向隆升速率为1.5 mm/a,显示出拉萨测站持续隆升的特点。结合南加州综合网络构建的远程连续GPS参考站,另外选择TPLJ、CHLM、JMSM测站数据进行分析。GPS结果表明,4个测站2003~2013年平均隆升速率为2.3±0.11 mm/a,GRACE垂向位移时间序列显示4个测站2003~2013年除季节性变化外也具有轻微上升趋势,平均速率为0.35 mm/a。联合绝对重力资料在考虑诸多因素(地壳隆升、侵蚀、GIA等)后得到拉萨测站近年重力变化约为-0.97 μGal/a,青藏高原拉萨测站地下地壳底部增厚速率约为4.4 cm/a,揭示了青藏高原南部地区的地壳形变特征--地壳隆升与底部增厚。     

九寨沟震前地表重力变化向邻近空间高度的解析延拓

以2017年九寨沟7.0级地震为例,使用重力场向上解析延拓算法计算邻近空间中可能与孕震相关的重力变化,以探讨未来邻近空间无人重力测量技术在地震监测应用中的观测精度需求。结果表明,地面上约为70μGal的重力变化在20 km处衰减为18μGal。     

丽江台超导重力仪检测的漾濞M_(S)6.4与玛多M_(S)7.4地震同震重力变化北大核心CSCD

基于丽江台OSG超导重力仪在2021年漾濞M_(S)6.4和玛多M_(S)7.4地震前后的连续观测数据,使用调和分析提取重力残差时间序列与同震重力变化信号,利用球形地球地震位错理论计算2次地震在丽江台引起的同震重力变化。结果表明,漾濞和玛多地震同震重力变化观测值与理论值存在差异,观测值分别约为-4.37 nm/s^(2)和28.57 nm/s^(2),对应的理论值分别为-0.19 nm/s^(2)和0.24 nm/s^(2)。探讨地下水对重力变化的影响,发现其重力效应与地震的理论同震重力变化处于同一量级。对比丽江地区同时段GPS观测的30 s采样数据与超导重力观测数据,发现2次地震前后的同震位移突变幅度远小于重力变化幅度,表明超导重力仪受到地震脉冲信号的影响,导致其重力变化观测值在2个地震发生期间显著增强。     

零漂改正对中国地壳运动观测网络重力数据处理的影响

基于中国地壳运动观测网络2000年流动重力观测数据,分析18台LCR-G型相对重力仪的零漂特性。结果显示,重力仪零漂率在某些时段变化较大,最大达10 μGal/h以上。根据重力仪零漂改正的不同处理方法,利用传统平差模型与改进模型对观测数据进行平差计算,并对结果进行比较。在相同先验中误差的情况下,传统平差模型的后验中误差为39 μGal,重力值平均精度为26.5 μGal,而改进模型的后验中误差为16.5 μGal,重力值平均精度为11.2 μGal,远高于传统平差模型。在数据预处理阶段按闭合观测分段进行零漂改正,可以有效消除重力仪零漂剧烈变化的影响,明显优于将仪器零漂率当作固定参数的计算方法。     

宜昌台超导重力观测中的海潮与大气负荷效应研究

基于2017年宜昌地震台超导重力仪观测数据,对数据预处理、极移改正和长周期趋势改正后的重力潮汐观测数据进行调和分析,获得宜昌台精确地方重力潮汐参数,选取NAO.99b和osu.Chinasea.2010海潮模型研究海潮负荷对重力观测的影响。结果表明,宜昌台海潮负荷变幅约为25 nm·s^-2,经海潮改正后潮汐因子有所改善。采用时域导纳方法以及基于全球大气模型ERA-Interim计算宜昌台大气重力负荷效应,研究结果表明,宜昌台大气重力导纳值为-3.219 3 nm·s^-2·hPa^-1,近区大气重力负荷变幅约为160 nm·s^-2,远区大气重力负荷变幅可达70 nm·s^-2,在进行超导重力数据处理分析时全球大气负荷效应不能忽略。     

CG型重力仪用于海潮负荷观测的可行性

为验证便携式相对重力仪用于短时重力潮汐观测的可行性,在厦门地震台进行同址对比测试。以利用gPhone重力仪的长观测时段数据修正的FES2004海潮模型为参考,分离出gPhone、CG-5和CG-6型重力仪的静态观测残差序列。结果表明,CG-5和CG-6型重力仪在1 CPD(circle per day)和2 CPD附近的噪声水平(非线性漂移)与gPhone重力仪接近,对主要的全日分潮和半日分潮分析影响较小,观测精度能满足短时海潮模型修正的需要。以CG-5型重力仪在平潭岛的短时重力潮汐数据修正FES2014海潮模型得到测站海潮模型,并回测35 d前绝对重力观测时段的重力海潮负荷值。改正后组均值残差标准差从FES2014模型的2.7μGal降至1.8μGal,由此验证了CG型便携式相对重力仪用于海潮负荷观测的可行性。     

CG型重力仪用于海潮负荷观测的可行性北大核心CSCD

为验证便携式相对重力仪用于短时重力潮汐观测的可行性,在厦门地震台进行同址对比测试。以利用gPhone重力仪的长观测时段数据修正的FES2004海潮模型为参考,分离出gPhone、CG-5和CG-6型重力仪的静态观测残差序列。结果表明,CG-5和CG-6型重力仪在1 CPD(circle per day)和2 CPD附近的噪声水平(非线性漂移)与gPhone重力仪接近,对主要的全日分潮和半日分潮分析影响较小,观测精度能满足短时海潮模型修正的需要。以CG-5型重力仪在平潭岛的短时重力潮汐数据修正FES2014海潮模型得到测站海潮模型,并回测35 d前绝对重力观测时段的重力海潮负荷值。改正后组均值残差标准差从FES2014模型的2.7μGal降至1.8μGal,由此验证了CG型便携式相对重力仪用于海潮负荷观测的可行性。     

温度变化对GPS站周期性的影响不容忽视

正近日,中科院上海天文台许雪晴等首次应用三维热膨胀模型,根据地表温度数据计算出全球三维地表周年位移形变,并与GPS台站观测的周年位移数据进行对比,表明温度变化引起的地表形变是GPS台站周年位移的影响因素之一,特别是在水平方向。研究结果显示,由温度变化引起的全球地表三维周年形变在垂向上的振幅最大约3mm,在水平方向最大周年振幅约为1.5mm,且垂向周年位移的分布与温度周年变化表现一致,而水平方向的周     

网形结构对重力数据分析结果的影响

为分析网形结构对重力网平差结果的影响,利用北天山测网改造后的最新4期流动重力观测数据,分析测网中存在长支线对整网数据处理结果的影响。结果显示,长支线的存在使北天山最大异常变化达到260 μGal。将支线连成闭合环再进行平差计算,得到的最大重力变化量减小到60 μGal,表明测线上的误差积累导致支线末端测点重力值可靠性差,严重影响异常重力变化的识别。由于观测原因形成长支线时,为正确识别异常信息,采取适当的数据处理方法,将支线连接成闭合环,可以有效提高测网整体平差结果的可靠性。     

重力卫星观测俯冲带特大地震同震重力场变化

利用去相关的DDK3滤波器对得克萨斯空间中心（CSR）发布的GRACE RL06月重力场模型数据进行处理,采用多项式拟合时间序列分析方法成功提取了2004年苏门答腊M_W9.3、2010年智利M_W8.8和2011年日本东北M_W9.0三个地震事件的同震重力变化、大地水准面变化、垂线偏差变化及重力梯度变化。结果表明,3个震例的同震重力变化范围分别为-15.5~6.5 μGal、-9.1~2.1 μGal和-11.1~4.2 μGal;同震大地水准面变化范围为-5.9~0.8 mm、-3.0~0.8 mm 和 -3.2~0.5 mm;垂线偏差NS向变化范围为 -1.2~2.2 mas、-0.9~1.0 mas 和 -1.1~1.4 mas,EW向变化范围为 -1.8~1.0 mas、-0.8~0.8 mas和 -0.7~1.0 mas;重力梯度各分量数值中,rr分量同震变化最大,其次是rθ分量。3次地震的同震信号空间分布均表现为：同震大地水准面和重力变化信号呈非对称两极分布;垂线偏差呈负-正-负或正-负-正三极分布;重力梯度变化信号呈较复杂的多极分布。观测结果与现有的球体位错理论计算结果较一致,可作为重力卫星数据约束震源机制和地球粘度结构的可靠信号来源。     

灯塔M5.1地震震前重力变化特征研究

利用辽中南地区2011~2013年流动重力观测资料,深入分析研究2013年灯塔M5.1地震震前的重力空间演化特征及变化机理,结果表明:1)辽中南地区重力场异常变化与灯塔M5.1地震在时空上具有很好的对应性;2)震前1 a重力场四象限特征明显,震前0.5 a出现50μGal的正负反向变化,并伴有重力变化高梯度带,重力点值时序上升和下降趋势明显,重力剖面呈剧烈的上升-下降波动变化;3)结合2011~2012年重力变化背景场和区域地质构造分析认为,灯塔地震可能是由辽中南地区地壳深部物质迁移和地壳构造运动共同作用引起。     

蓟县基准站长期重力变化特征研究

基于蓟县GNSS基准站1998~2018年近20 a的绝对重力长期变化资料，联合地面大地测量（绝对重力、GNSS）、地表及地下水文数据和GRACE卫星重力数据，计算并分析由地表垂直位移、地下水及地表水负荷等不同物理信号产生的重力效应，获取各影响因素的长期重力变化特征，并对结果进行深入分析研究，得出以下结论：1）蓟县基准站绝对重力近20 a的长期变化总体呈下降趋势，变化率为－1.64±0.53 μGal/a；2）2004~2017年井水位数据显示，蓟县GNSS基准站所在地区地下水水位呈现明显的下降趋势，变化率为－0.66±0.07 m/a，产生的重力效应为－1.94±0.22 μGal/a，是影响该点重力变化的最主要因素；3）综合分析蓟县基准站地面绝对重力和其他各因素重力效应的长期变化特征认为，该点存在每年0.43±0.58 μGal的重力上升变化，可能与首都圈地区上地幔顶部高密度物质的上涌有一定关系。     

2012年苏门答腊MW8.6级地震震后效应模拟

基于弹性-粘弹性分层半空间中矩形位错理论和地震波反演的断层模型,结合研究区地壳-上地幔平均波速分层结构,利用PSGRN/PSCMP软件模拟计算2012年苏门答腊MW8.6地震产生的同震效应以及考虑2004年MW9.1地震效应的震后地表形变和重力变化,同时给出震后形变和重力的年变化率。结果表明,同震形变和重力变化显示发震断层左旋走滑特征,其变化主要集中于断层附近;海水质量的重新分布对同震垂直位移和重力变化影响显著;震后50 a年均变化率揭示了地表形变和重力变化的过程, 其图像明显受2004年MW9.1地震震后效应影响,呈现复杂的正负6区域分布;震后50 a近场年均形变量达10 mm/a,年均重力变化量达1.2 μGal/a,而远场年均形变量低于1 mm/a,年均重力变化量低于0.1 μGal /a;水平形变在震后400 a内变化明显,变化率逐步减小,800 a后基本稳定;垂直位移和重力变化在震后100 a内变化尤为显著,变化率快速衰减,400 a后基本稳定不变。     

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利用GRACE卫星数据提取苏门答腊地震同震和震后重力变化

基于GRACE重力卫星数据,采用P3M6去相关滤波技术、350 km半径的高斯平滑技术与差分方法,提取2004年苏门答腊Mw9.3地震的同震和震后重力场时空演化过程。该地震断层下盘同震重力变化达到4.6 μGal,上盘同震重力变化最大值为-8.3 μGal,该结果与球体位错理论计算结果在量级和分布形态上具有较好的一致性。震后7 a断层下盘重力变化累计达到5.6 μGal,超过同震变化信号|而断层上盘震后重力变化只有0.6 μGal,仅为同震变化信号的11%。该现象表明,断层下盘所在海洋地层的粘滞性较低,地层相对柔软,其地层在震后由于较大的粘滞性松弛效应而持续变形,并伴随较大的重力变化|而断层上盘所在的地层接近陆地地壳特性,地层相对脆硬,震后受地层的粘滞性响应而导致的重力变化相对较小。     

青藏高原大尺度地表流体的重力效应特征分析

基于2002~2017年三维大气再分析模型、水文模式及GRACE卫星重力数据,采用负荷格林函数和卫星重力反演方法分析青藏高原大尺度地表流体的重力效应特征。结果表明,青藏高原地区大气扣除季节项前后的重力效应峰对峰变化介于1.9~10.7 μGal和1.1~4.6 μGal,其负荷效应呈现出显著的季节性特征;土壤水和积雪扣除季节项前后的重力效应峰对峰变化介于0.9~9.9 μGal和0.7~8.3 μGal,其负荷效应呈现出显著的季节性和年际变化特征;GRACE时变重力场扣除季节项前后的重力变化峰对峰变化介于4.4~24.1 μGal和3.4~18.3 μGal,考虑观测误差、构造运动和信号泄漏误差的影响,其显著的季节性和年际变化反映了多种地表流体的综合影响。     

原平地震的地面重力变化特征

利用山西地区的流动重力观测资料,分析2009年和2016年原平2次地震不同时间尺度的重力场演变特征。结果表明：1）0.5 a尺度重力场变化图像较好地反映了这2次地震震前变化较小→反向变化→在重力变化高梯度带零等值线附近发震→震后调整的演化过程;2）不同时间尺度重力场均显示,地震发生在重力变化梯度带零等值线附近,地震前重力变化量约为40～50 μGal。