地球物理研究的国际动态

1卫星低频电磁辐射效应的研究 自从20世纪70-80年代利用卫星进行地球固有磁场测量以来,全球地磁场及其变化的测量中断了20余年时间.直到1999年2月丹麦航天局发射了奥尔斯太特2号卫星,又掀起地球磁场重力场测量热潮,推动了国际地球位场研究10年的活动(1998-2008年).     

地球空间双星探测计划

地球空间双星探测计划包括两颗小卫星,将分别运行于目前国际上地球空间探测卫星尚未覆盖的近地赤道区和近地极区.双星计划的主要科学目标是用高分辨率的仪器在近地空间的主要活动区探测场和粒子的时空变化;研究磁层亚暴、磁暴和磁层粒子暴的触发机制及磁层空间暴对太阳活动和行星际扰动的响应过程;建立地球空间环境的动态模式.为了实现科学目标,赤道卫星和极区卫星上各载有9台探测仪器.赤道卫星的轨道是:近地点550km,远地点60000km,倾角约2.5°;极区卫星轨道是:近地点350km,远地点25000km,倾角约90°左右.为了使双星计划与欧空局ClusterⅡ相配合,赤道卫星计划于2002年12月发射,极区卫星计划于2003年6月发射.双星计划与ClusterⅡ相配合,可形成地球空间6点探测计划,这将成为21世纪初国际上重要的地球空间探测计划.     

基于CHAMP短弧长动力学轨道的地球重力场模型

讨论了基于CHAMP卫星动力学轨道数据以及加速度计数据推求地球重力场模型的动力学法,推导了将加速度计观测数据的尺度和偏差以及卫星初始状态向量与地球重力场位系数一起求解的数学模型. 采用CHAMP卫星120天的动力学轨道数据和加速度数据解算出50阶次的地球重力场模型TJCHAMP01S,并利用各种方法对该模型进行了检核,结果表明：TJCHAMP01S模型精度优于相同阶次的EGM96和EIGEN_1S模型.     

地球物理资料的联合反演

用迭代模拟方法进行地球物理反演时必然涉及到用调整模型参数来拟合观测资料的问题。地震和位场模型响应均会受到调整岩石性质参数的影响。这种“联合反演”的目的是要得到一个模型,使它与有效的地表和钻孔地球物理资料相符。尽管地球物理资料的反演一     

地球重力场的时间变化

目前人们对地球物理、大气现象引起重力场变化的原因及影响还不是十分清楚.地球重力场反映了组成地球全部物质的分布.重力场的变化是由固体地球运动引起的,这种运动与太阳、月亮相互吸引(潮汐)有关.也与由气候变化引起的大气、海洋、极冰盖和地下水变化相互影响有关.这些变化影响地球转动.改变地球卫星轨道.引起海平面变化并且间接地影响全球气候.     

内核地球的自转运动和地球固定参考系的研究

本文研究了内核地球模型下的地球表面的旋转运动和地球形变场的复数矢量球函数表示,以及外壳固定参考架、地球参考系的理论定义和它们之间等价性的理论证明.同时给出了液体外核（FOC）、固体内核（SIC）和整体地球的转动惯量张量和角动量的具体表达式.在考虑到引潮力位对地球形变场的影响下,研究了地幔相对角动量的具体表述.本文的工作是对前人有关理论的扩展和改进,对进一步研究内核地球自转的动力学理论是非常重要的.     

最新重力梯度网格助力地球内部结构准确监测

正地球上的重力各处分布并不均匀,可人眼并不能看见,但GOCE(地球重力场和海洋环流探测卫星)却能够敏感的捕捉并反映这些差异。德国慕尼黑大学(Technical University of Munich)研究人员通过对该卫星2009~2013年之间的数据进行分析表明,通过这些数据可以精确反映地球深部结构,并绘制了北大西洋首张地球重力场图。2016年3月14日,Scientific report刊文《基于卫星     

卫星重力梯度测量与地球引力场的精度研究

本文根据地球引力位的球谐函数展开式,利用重力梯度张量各分量导出了位系数模型的精度估计公式.从三方面进行了研究:假定卫星重力梯度仪测量精度,探讨用重力梯度数据确定地球重力场模型的精度;求出位系数模型和大气阻力引起的重力梯度卫星的轨道误差;最后,反求轨道误差和位系数误差对重力梯度测量值的影响.数值计算表明,与地面技术和常规卫星方法相比,卫星梯度测量可使重力场模型的精度至少提高3-5倍;利用重力梯度张量全分量求得的重力值精度比单用径向分量V_rr的结果提高40％以上;若仅顾及位系数模型和大气阻力误差,则轨道误差对梯度测量值的影响△V_i3（i=3,2,1）至少可分别在1/4和1/3弧圈内达到△V_i3≤σ（仪器精度）.     

日本将实施综合性地球观测计划

日本将实施综合性地球观测计划为了保护地球环境，监视自然灾害，日本科学技术厅计划从１９９４年度开始实施一项“综合性地球观测”计划。其内容是，研制尖端的仪器和尖端技术，诸如用于地球环境数据观测的卫星及数据分析系统。此外，还要把“陆奥”号核动力船改建为大型...     

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.     

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1m2/s2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5m2/s2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.     

地球物理技术信息交流

中国地球物理学会地球物理技术委员会愿与国内外朋友就下述仪器和技术进行交流或提供服务．重力1．NIM一回型绝对重力仪，测量不确定度优于10M2．DZW型恒温微伽相对重力仪，温度稳定在10－'t，位移分辨率10－'mp．3．罐群液体重量和体积计算机联网测试和管理系统．磁法l．CF型三端式磁通门探头，噪声水平小于InT，体积20mmX19mmXll。2．分辨率为0．InT的三分量磁通门磁力仪．3．CI：M一DI地磁倾角偏角磁力仪，分辨率0．l'．4．HC一叨型航空光泵磁力仪，分辨率优于0．olnT．5．SDM型数字自动补偿磁力仪，分辨率0．InT．6．Brown…     

利用卫星重力数据计算地球内部密度异常

地球外部重力场是由地球内部物质分布决定的。本文利用ＲＡＰＰ８１１８０阶卫星重力位系数根据异常源埋深与重力位系数阶数的关系和重力场分离方法计算了经度为９０°Ｅ的地球密度异常剖面，得到了地球内部不同深度的密度异常结果，并初步作了地球物理解释．计算结果得到的深度为６５ｋｍ处的低密度异常带与地球模型的ＬＩＤ层和Ｃ层较为接近。     

地球电场与地球磁场的形成机理

为探讨地球磁场的形成机理,应用经典电磁理论以微分的思维方式建立起三种自激发电机模型,用球形自激发电机模型简明地描述地球磁场的形成和分布;从分析地轴参考系中相对于自转地球静止的电荷间洛仑兹力的特点以及地球上的电荷在地球电场和地球磁场作用下的漂移规律,阐述中心磁场的形成及反转机理;分析电荷相对于地球的漂移以阐述偏磁场的形成.理论分析表明:地球上每一点的磁场都可以看成是由该点的几个分磁场叠加而成;地球具有自身的电场;地球电场与地球磁场同时产生、同时变化,且都源自于地球的自转和地球上正负电荷的非对等分布.     

利用卫星长波长地球物理位场对东亚地区深部结构的研究

有研究表明从中国北部经黄海、朝鲜半岛、日本海至日本本州岛存在一个大型断裂带,被称为“北纬40°断裂带”.为了验证该断裂带的存在性,本文通过GRACE和CHAMP卫星的位场数据中的大尺度区域重力和磁力异常来研究该区的大型构造特征.区域性研究范围为24°N~56°N,90°E~150°E,详细研究范围为32°N~42°N,122°E~132°E.2008年Taylor等利用CHAMP卫星2005年6月至12月收集的轨道数据,从测量数据中消除地核和外部产生磁场效应,经化磁极之后得到磁异常图,从中来追踪构造特征,并根据地质和地球物理资料建立了数学模型来进行解释.本文在此基础上,增加了GRACE卫星2003年10月份测量的重力异常场数据.实测差分位场数据利用高斯-勒让德求积法转换为垂向重力异常值,通过减去最新地球重力场模型（EGM96）的场值来去除波长超过1100 km的长波长异常,所得的重力异常数据和磁场数据进行比较.为了能从中得到研究区的共同构造特征,建立一个球面棱柱模型进行正演模拟、并进行重、磁异常场的波数相关性分析.研究发现在重、磁异常中均发现一个呈负相关的纬向构造特征,东亚地区“北纬40°断裂带”横穿了整个朝鲜半岛.     

1987年国家自然科学基金地球物理学科资助项目

批准号项 目 名 称申请者单位名称起止年月4870207487020848702094870210487021l48702124870213487021448702154870216487021748702184870219487022048702214870222487022348702244870225动态大地测量边值问题研究高精度潮汐分析方法的研究南海东北部海域大地重力测量及港口定位精密大地惯性导航用重力模型的研究粘弹性介质的理论地震图及中国典型地区的9值海底强运动研究绕射波地震勘探方法的研究及其对浅层地震勘探的应用地震资料的最优化反演理论及软件航空磁力水平梯良观测及数据处理、解释系统地磁偏角磁力仪(DI磁力仪)的研制东北一些…     

360阶均衡重力模型研究的进展及其在全球重力模型中的应用

确定高阶地球引力位的模型通常需要分布在全球上的精确地表重力资料.由于在一些地区精确的重力资料尚无法获得或很少,因此在现有重力数据基础上开展估算重力异常方法的研究十分重要.本文检验了由爱利-海斯坎宁(Airy/Heiskanen)均衡假说导出的地形均衡位场调和系数与低阶地球卫星引力位模型相结合的可能性. 首先讨论了新编缉的全球地形数据库,这个数据库提供了有关地形分类(如冰的夜盖范围等)的附加信息.然后把确定地形均衡位场调和系数的严谨公式用于解释不同的地形类型.利用这个公式及级数展开法来确定直到360阶的地形均衡位场的全部系数集.这些系数与由地球卫星得出的模型(GE‘I一Tl/T2)相结合来估算lOX1’平均重力异常值.通过把估算的异常值与观测值以及由地球卫星高度导出的异常值相比较,可得出以下结论:(a)当地球卫星模型为36阶而地形均衡系数为37阶以上时可获得理想的结果.例如,36阶的GEM一TZ与37一180阶地形均衡系数相结合时,6237个IOXI。的异常差的均方根(、)是士18 mG目,有一个小于10mGal的标准偏差,这个均方根可与偏差为士27mGai的地表异常的均方根相比较.仅用36阶的GE卜I-TZ模型估算相同的地表重力异常值时均方根偏差为士22 mGal.(b)冰的影响是值得注意的,并且对重力资料稀少的两极地区可提高估算异常值的质金.(c)估算异常的总精度大约等于现有的地球物理预计异常的总精度.然而,在这种方法中对低阶应用地球卫星模型可能解决与地球物理异常区城偏差有关的问题.     

多星协同式卫星磁测技术发展综述

欧洲航天局发射的Swarm卫星是最新的地球磁场测量卫星,在轨运行三年多,获得了高质量的地球磁场数据,并利用得到的数据建立高精度的地磁场模型来进行科学研究.Swarm卫星首次利用多颗卫星代替单颗卫星进行磁场测量,用激光氦光泵磁力仪创新性的实现了标量矢量的同时测量.本文对高性能的氦光泵磁力仪、同时实现矢量标量测量的原理、多星协同磁测技术的优势及阶段性成果进行了重点描述.     

重力卫星精密星间测距系统滤波器技术指标论证

本文基于重力卫星精密星间测距测量模式,从星间测距观测值与地球重力场频谱关系的角度,建立了距离观测值关于重力位系数的敏感矩阵,分析了各阶次重力场位系数对应的敏感矩阵的频谱特性,讨论了星间测距信息中能反应地球重力场信息的有效信号频带,给出了能最大限度保留地球重力场信息的低通滤波器的通带截止频率、通带增益波纹和频率采样率技术指标设计方案,可为我国首期卫星跟踪卫星重力测量计划的主要技术指标的初步设计提供参考.     

地球重力场时变性的研究进展

地球重力场是表征地球内部、表面或外部各点所受地球重力作用空间的物理属性.地球重力场不仅存在着空间变化而且存在着时间变化.从空间观测，地球重力场是地球系统质量分布的结果，质量在地球系统内的传输和变化将在地球重力场的变化中反映出来.重力场的时变有长期变化、季节性变化、不规则变化和其他多尺度的变化.本文主要介绍了时变的地球重力场领域近年来的研究进展，归纳和描述了引起地球重力场时变的主要因素.