基于GRACE卫星测量得到的中国及其周边地区陆地水量变化

GRACE卫星成功开辟了空间大地测量对地观测的新途径。利用GRACE卫星得到的时变地球重力资料,分析估计了中国及其周边地区陆地水量的变化趋势,较为清晰地揭示了该地区季节性变化特征。进一步采用13点滑动平均的方法扣除了季节性变化,提取了4个特征区域(喜马拉雅南部,新疆与西藏及其周边的亚洲高山区域,中国华北、东北地区和中国南部地区)的陆地水量变化特征信息,这4个区域陆地水量的变化趋势分别为-12.7±0.7、-60.4±2.7、-12.5±0.5和6.6±0.9 km³/a。其中：喜马拉雅南部和亚洲高山区域陆地水量呈现明显的衰减趋势,与Matsuo和Heki模拟冰川质量损失源得到的结果较为一致;但近10年来亚洲高山区域西北部冰川加速融化趋势并不明显。中国华北、东北地区和南部地区水量变化比较复杂,具不稳定的变化趋势。     

南极地区数百年来气候变化的冰芯记录对比研究

随着国际横穿南极科学考察计划的实施, 近年来开展了沿中山站-Dome A考察路线的冰芯研究, 获得了伊丽莎白公主地250 a来气候环境变化的高分辨率记录. 通过与Lambert冰川流域西侧有关研究结果的对比, 揭示了该冰川谷地为东南极洲重要气候分界线的特征. 综合南极地区其它地点冰芯记录和冰盖变化研究结果, 发现以小冰期为代表的寒冷期在东南极洲较为明显, 在西南极洲则不明显, 甚或恰好相反, 表现为温暖阶段. 就东南极洲来说, 也存在明显的区域差异: 以Lambert冰川谷地为界, 东部地区, 如Wilkes Land (Law Dome), Victoria Land北部(Hercules Neve)等地, 小冰期冷期比较突出;西部地区, 如Dronning Maud Land和Mizuho高原, 情况不是很明确. Lambert冰川流域是非常特殊的地方, 虽然小冰期冷期也存在, 但1850年前后的显著高温和近100多年来的降温与南极洲其它地方都不一样, 而与南极半岛北侧一冰芯所给出的400 a温度变化记录极为相似, 我们尚不能解释为何如此遥远的两个地点具有很好的一致性而与其它地方则不一致.     

确定卫星重力场中的海潮负荷影响问题

概要综述了确定卫星重力场恢复中的海洋负荷潮汐改正理论和精度估算问题。利用TPXO6海潮模型计算了海潮对卫星重力恢复的影响,与GRACE观测误差实施了对比。结果说明海潮M2波对卫星重力场恢复的影响最大,并主要体现在40阶以下的位系数上。海潮模型误差对低阶卫星重力场恢复的影响也是比较明显的。相关结果可有效降低GRACE恢复的低价重力场位系数的潮汐成分,为我国相应的学科研究提供有效参考。     

中国大型水库蓄水对近海相对海平面空间变化的影响

通过对我国大型水库蓄水的时空特征进行深入分析, 统计得到近60年来大型水库蓄水累积的库容量已达到697km3, 占全国所有水库库容量的83.3%及全球库容量的6.5%;而2000年以来的大型水库数量及蓄水量的变化有明显的加速, 库容量的变化率为16.7km3/a, 远高于1950年到2000年的4.9km3/a的增长率; 同时借助卫星重力(Gravity Recovery and Climate Experiment, GRACE)观测手段, 对2000年以后主要分布在长江流域以南地区的水库进行水储量估算, 结果显示GRACE仅能估算得到63%的水库变化量, 两者之间的差异可能反映了该地区地下水的长期变化. 结合大型水库的分布位置与库容量, 基于海平面变化方程计算得到了中国近海相对海平面的空间变化. 水库蓄水导致的渤海与东南沿海海域的相对海平面上升明显, 最大上升高度约为8mm; 而2000年以后的水库对海平面的影响主要集中在东南沿海, 其中南海海域较为突出, 上升高度约为2~3mm, 在此期间蓄水造成的近海不同验潮站位置的海平面增长速度在0.02~0.11mm/a之间变化.      

降水观测误差修正对降水变化趋势的影响

依据中国气象局国家气候数据中心提供的660个气象站1951-2004年逐日气温、降水、风速资料, 以及雨雪类型资料, 在乌鲁木齐河源降水误差对比观测试验基础上, 对我国的降水资料进行了系统的修正计算. 这一修正不仅使降水量在数量上增加, 更接近实际值, 同时由于相关气象要素的变化, 还会对降水的长期变化趋势产生影响, 通过对比分析原始观测降水系列和修正后的降水系列的长期变化趋势, 结合理论分析估计这一影响的大小.结果表明: 我国观测和修正后的全国面积加权平均降水量分别为565.2 mm和654.9 mm, 平均修正量为89.7 mm (16%);修正后的降水系列, 绝对趋势大于实际观测系列趋势, 而相对趋势则小于观测系列. 全部台站统计结果表明, 实际的降水变化趋势被低估了6%, 而相对变化趋势被高估了约10%. 同时, 由于我国大部分地区风速呈减少趋势, 导致降水观测误差减小, 结果实际的降水变化趋势远小于观测资料显示的趋势值, 1955-2004年全国实测降水的变化趋势为-1.9 mm·(10a)-1, 而修正后降水的变化趋势高达-6.0 mm·(10a)-1. 目前依据实测的降水观测资料得出的降水变化趋势远远小于实际的变化趋势.     

芦山地震同震和震后地表形变及重力变化的理论模拟

为了研究芦山地震的孕震过程和震源区的长期构造过程以及解释实测的震后形变和重力资料, 采用分层介质模型, 利用数值模拟的方法, 考虑区域流变系数, 计算了地震引起的地表同震、震后的形变和重力变化以及区域内部分GPS与重力连续观测台站的震后形变和重力变化的时间序列.结果表明: 芦山地震的地表同震形变显示出发震断层明显的逆冲特性; 粘弹性松弛效应引起的震后地表形变和重力变化比同震形变和重力变化的范围明显扩大, 但随着粘滞系数的增加, 变化量明显减小; 观测台站的震后变化时变曲线显示震后形变和重力变化在震后50 a间变化显著, 100 a后基本平缓, 趋于稳定; 模拟计算的GPS台站中除了MEIG台和MYAN台以外, 其余台站的震后观测必须考虑粘弹性松弛的影响.      

应用SAR特征匹配方法估计音苏盖提冰川表面流速

喀喇昆仑山区冰川因位于高海拔地区且远离人类正常活动的区域,使得连续的表面流速的地面观测很难实施,因此,对该区域冰川运动机理研究相对比较少.采用日本高级陆地观测卫星携带的相控阵型 L 波段合成孔径雷达(Advanced Land Observing Satellite,Phase Array L-band Synthet...     

金沙江流域实际蒸散发遥感重建及时空特征分析

通过构建基于重力卫星的实际蒸散发重建方法来获取高精度的实际蒸散发信息,为研究气候变化下的水循环规律提供关键信息。利用GLDAS陆面模式同化数据对GRACE重力卫星水储量观测数据进行空间降尺度,通过水量平衡法,重建了金沙江流域2002-2016年的子流域尺度实际蒸散发月序列。结果表明:①基于重力卫星观测与水量平衡方法重建的实际蒸散发（ET_Recon）与ET_PLSH、ET_Jung和ET_MODIS3种遥感反演产品相比有较高的可靠性,其中与ET_PLSH的相关性最高（r=0.82）,与ET_Jung的平均差和均方根差最小。②研究区年均实际蒸散发为410.8 mm/a,空间分布上由西北向东南递增,年际变化上呈增加趋势。③季节尺度上,实际蒸散发夏季最高,呈逐年增加趋势;冬季最低,波动较平稳。     

多源DEM和多时相遥感影像监测冰川体积变化——以青藏高原那木纳尼峰地区为例

冰川储量变化对全球水循环、能量平衡和区域水资源都具有重要意义,构成全球变化研究的重要方面.针对当前冰川变化监测技术与方法,提出一种结合多源DEM数据和多时相遥感影像监测冰川体积变化的方法.以青藏高原那木纳尼峰地区冰川为例,通过MSS/TM遥感数据识别冰川范围,以地形图DEM和SRTM-DEM计算出两时期冰川厚度变化信息,从而计算冰川体积变化值.计算过程中,对冰川范围识别、遥感数据不同时相、不同源DEM数据的误差进行了分析和控制.结果显示,1976—2001年的25a间该地区冰川体积减少了3.060km3,存在着较为强烈的消耗,冰川年损耗速率为0.1224km3.a-1.     

地壳结构对GRACE估算中国大陆地表垂直负荷形变的影响

根据重力卫星GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)估算固体地表垂直负荷形变时通常采用的PREM(Preliminary Reference Earth Model)地球模型不能较好地反映中国大陆特别是青藏高原巨厚的地壳结构。基于考虑中国大陆区域地壳结构的地球模型计算了新的负荷勒夫数,探讨了地壳结构差异对GRACE卫星RL05观测数据估算中国大陆地表垂直负荷形变的影响。结果表明,区域地壳结构差异对GRACE估算中国大陆地表负荷形变的影响较为明显,90阶垂直位移负荷勒夫数的相对差异接近11%;前90阶垂直负荷形变差异的极值出现在青藏高原东南部,最大相对差异达到10%左右,均方根相对差异为4%。建议利用GRACE卫星RL05数据估算中国大陆地表垂直负荷形变时,应该使用更加趋于真实的区域地壳结构替代PREM模型的相应部分。