地球自转变化的重力效应

极移对重力测量的影响在前人的研究和工作中已得到了充分的考虑并有不同形式的改正公式。但是由于地轴转动速率变化的重力效应的量级很小,且限于以前的测量精度以及资料处理方法, 因而常常被忽略。随着重力测量精度的提高以及资料处理方法的改进, 有必要重新讨论该项影响。本文从推导地球瞬时自转极运动对地面台站重力测量值影响的公式入手, 将地球自转角速率变化的重力效应和极移的重力效应分离开来, 并对它们的量级分别作了估计。本文着重讨论自转角速率变化对重力测量的影响。用 Ｉ Ｅ Ｒ Ｓ 的日长变化序列和极移序列分别具体地计算了１９８２ ～１９９６ 年期间对武汉的重力测量值的影响, 结果表明, 自转角速率变化对武汉地区重力值的影响最大可达０ ．２５ ｍｉｃｒｏｇａｌ（ｐｅａｋ －ｔｏ － ｐｅａｋ） , 这在高精度的绝对重力测量和相对重力测量中不应再被忽略     

国内天文地球动力学中的潮汐研究

简要说明了天文地球动力学范畴内所研究的潮汐现象，包括由日月引潮力引起的固体潮、海洋潮、大气潮和由于地球自转轴的极移引起的极潮，以及这些潮汐对地球自转和地球自转的测量产生的效应。重点阐述中国天文学界在这一领域里的研究成果。这些研究涉及潮汐影响地球自转的机制，也就是各种潮汐效应与极移、自转速率变化和章动的关系，包括构建这类关系的理论模型，分析潮汐对它们的影响，利用中国古代丰富的天象记录计算地球自转的长期减慢，计算弹性或滞弹地球的洛夫数，依据某一地球模型计算潮汐效应或章动序列等等。研究也涉及在测量地球自转参数的不同技术中各种潮汐效应对测量结果产生的影响及其改正，并涉及与潮汐有关的观测方法的优化和数据处理过程的改进。最后介绍了中国学者所发现的脉冲星的周期和周期变率测量中的潮汐效应，尽管它们的量级甚微，但不容忽视。     

用重复重力测量测定垂线偏差时变的精度

列举两种垂线偏差时变测定的微分公式,从理论上对用重复重力测量的方法测定垂线偏差时变的精度进行了探讨．在目前情况下,垂线偏差时变测定精度可以达到0．005＂．远区域的点对它的影响可以忽略不计,通过对重力网的模拟计算,进一步得到验证．探讨了有效积分半径对垂线偏差时变测量精度的影响,并在此基础上讨论了重力网优化的问题．     

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．     

周日、半日地球自转变化研究进展

主要介绍了周日、半日地球自转变化研究进展。首先介绍了周日、半日地球自转变化的研究发展历程以及主要激发因素,近几十年来,由于GPS、VLBI、SLR等观测技术和分析精度的提高,已能用几小时甚至1～2 h的观测数据求解地球自转参数(极移和自转速率变化),并从中检测到明显的周日、半日自转变化。与海潮模型所预测的结果进行比较,在主要的周日、半日潮波频率上,两者的振幅和相位符合得较好,特别是对UT1,符合度为90%左右,极移为60%左右。目前,仍有30%的极移周日、半日激发因素没有确定。然后对20世纪80年代以来关于极移和UT 1的周日、半日变化研究应用,以及不同的全球海潮改正模型作了较为全面的综述,现有的海潮改正模型存在10%～20%的误差,需要进一步的精化。最后对周日、半日地球自转变化的未来研究工作作了简单的展望。     

地震引起地球自转速率变化的分析

由地震引起地球内部质量重新分布将影响地球惯量量矩的变化，从而引起地球自转速率的变化，即日长的变化。一般说，大地震产生大的附加位移违抗和。它对地球自转特性有影响。本文采用Ｈａｒｖａｒｄ目录中１９７７－１９９４年产的地震有关参数，和根据地震激发地球自转的变化理论及Ｄａｈｌｅｒ和Ｌａｍｂｅｃｋ有关公式计算了地震引起地球辆向惯量矩的变化。结果表明：由单个地震引起的日长变化要比观测值小几个量级，它的累积效应     

全球大地震对ERP的影响

本探讨了1900－1986年间全球大地震和ERP之间的相关性。利用震中位置和震源参数，按Dahlen公式计算了由地震引起的地球惯性张量变化，结果表明单个地震对日长和极移变化的影响要比经典仪器测定的ERP水平小两个量级，空间技术能够获得高精度的ERP，使得有可能用来进行ERP与地震关系的研究。     

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...     

海洋负荷潮汐对地球重力场时变特征影响的理论研究

地球重力场的海潮效应可以看作是一种负荷影响，海潮负荷对重力场的影响在某些台站(例如大洋中的岛屿以及沿海岸地区)可达微伽的量级，因此在高精度的地球重力场的研究中必须加以改正．从理论和方法上研究了海洋负荷潮汐对地球重力场的影响，在推导过程中回避了将点负荷密度展开为球谐函数，而是直接以负荷引力位为基础，并将海潮潮高引入表达式中，推导出了海潮对地球重力场影响的有关公式，同时探讨了在毫微伽精度上需要注意的一些问题．     

地震引起地球自转速率变化的分析

由地震引起地球内部质量重新分布将影响地球惯量矩的变化，从而引起地球自转速率的变化，即日长的变化。一般说，大地震产生大的附加位移场。它对地球自转特性有较强的影响。本文采用Ｈａｒｖａｒｄ目录中１９７７－１９９４年间的地震有关参数，和根据地震激发地球自转的变化理论及Ｄａｈｌｅｎ和Ｌａｍ－ｂｅｃｋ推出有关公式计算了地震引起地球轴向惯量矩的变化。结果表明：由单个地震引起的日长变化要比观测值小几个量级，它的累积效应表现出长期的变化即日长减小，就是地震活动加速地球自转。地震使地球自转能量随时间稳定地增加。并表明，虽地震活动影响日长，但它不是十年尺度变化的主要原因，它可能是地球自转非潮汐加速机制之一     

章动计算的新问题

本文讨论了奥泊策项对测定纬度变化和极移以及对绝对测定赤纬的影响,并建议以消除日月极移影响的地球自转轴与天球的交点作为天极的定义。近似地,可以认为天极是自转轴的周日平均方向与天球的交点。     

云台一米镜卡焦摄谱仪重力弯沉的谱线位移及展宽效应

本文在理论上着重分析了云台一米镜卡焦摄谱仪中准直镜和照相机的重力弯沉效应。并拍摄了一米镜处于四十五个不同指向时的铁谱,测量重力弯沉效应引起谱线位移的大小。表明,重力弯沉引起谱线位移为μ的数量级,在观测中的连续变化产生特殊的谱线展宽效应。实验与理论分析的拟合基本一致。并讨论了重力弯沉对波长测量、谱线轮廓测量、光谱分辨率测量的影响以及克服的方法。     

利用奇异谱分析提高极移中长期预报精度

由于空间大地观测数据传输耗时及处理过程复杂, 导致极移测量值的获取存在时延, 无法满足对高精度的极移预报值有重大需求的应用领域. 针对极移复杂的时变特性, 提出一种基于奇异谱分析(singular spectrum analysis, SSA)的预报方法. 首先用SSA分离提取极移时序中的高频组分与低频组分; 其次建立最小二乘(least square, LS)外推与自回归(AutoreGressive, AR)模型对极移高频和低频组分进行组合预报. 结果表明, SSA方法能够准确地分离和提取极移低频和高频组分, 对低频和高频组分组合预报可以显著改善极移的中长期(30--365d)预报精度, 与国际地球自转和参考系服务局(International Earth Rotation and Reference Systems Service, IERS)提供的A公报中的极移预报值相比, SSA方法对极移PMX分量(本初子午线方向)和PMY分量(西90$^\circ$子午线方向)的中长期预报精度改进最高分别可达45.97%和62.44%. 研究结果验证了SSA方法对极移中长期预报改进的有效性.     

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.     

考虑LS+AR模型基础数据量的极移预报研究

针对目前极移最小二乘(Least Square, LS)+自回归(AutoRegressive, AR)预报模型的单一数据选取方案, 提出分别考虑LS模型数据量和AR残差数据量的组合数据模式, 并对极移预报时单一数据和组合数据预报结果精度进行分析, 探讨模型输入数据量对极移预报精度的影响. 结果表明, 模型输入数据量的变化对极移预报结果影响较大. 采用组合数据预报的方式相比较于单一数据量预报方式精度更高, 特别是针对30--360 d跨度内的中长期预报, 组合数据量的极移预报精度可比单一数据量预报精度有较大改善. 结论证明组合数据在极移预报时具有一定的优势, 可为以后极移预报数据量选取提供一定的借鉴参考意义.     

GRACE重力计划在揭示地球系统质量重新分布中的应用

2002年3月成功发射的美德合作卫星重力计划GRACE(Gravity Recovery And ClimateExperiment),即将提供空间分辨率约为200 km而时间分辨率为1个月的时变地球重力场模型序列。GRACE计划的星座由两颗相距约220 km,高度保持为300-500 km、倾角保持约90°的近极轨卫星组成。由于采用星载GPS和非保守力加速度计等高精度定轨技术,以及高精度的星一星跟踪数据反演地球重力场,在几百公里和更大空间尺度上, GRACE重力场的精度大大超过此前的卫星重力计划。根据GRACE时变重力场反演的地球系统质量重新分布,将对固体地球物理、海洋物理、气候学以及大地测量等应用有重要的意义。虽然其设计寿命只有5 yr,但研究表明GRACE的结果可用于研究北极冰长期时间尺度的变化,并进而研究极冰融化对全球气候变化,特别是对海平面长期变化的影响。在季节性时间尺度上,利用GRACE重力场反演的质量重新分布足以揭示平均小于1 cm的地表水变化,或小于1 mbar。的海底压强变化。除了巨大的社会效益和经济效益外,这些变化对了解地球系统的物质循环(主要是水循环)和能量循环有非常重要的意义。介绍GRACE重力场揭示的地球系统质量重新分布,为理解其地球物理应用提供必需的准备;同时针对我国大陆和沿海地区的地球物理应用提出初步的设想。     

太阳系中太阳和行星的引力磁与Lense-Thirring效应

简述基本物理中引力试验的概况,特别是检测试验粒子绕中央旋转天体引起LenseThirring(LT)效应的研究进展。给出自旋质点在旋转体引力电磁(Gravitoelectromagnetism,GEM)中运动的Schiff公式。描述了检测地球LT效应的各种方法:激光测卫、GP-B、激光测月和环形激光陀螺,特别叙述了环形激光陀螺仪在地球科学上的应用,如地震、潮汐、地球自转、极移的检测,并给出了正在进行和未来更高精度测定LT效应的LARES、OPTIS等计划。叙述了检验火星LT效应的情况,包括用MGS测距资料、火星自然卫星Phobos和Deimos观测资料,以及今后发射绕火星探测器的建议。也谈及用太阳系行星(水星、金星、火星)测定太阳LT效应和未来采用国际空间站进行相对论检验的LATOR计划。最后,简述在脉冲双星、X射线双星和银心Sgr A*附近红外S系统恒星中引力场的广义相对论效应,以及我国开展该项工作的情况和提出的建议。     

极移振幅和相位的时—频域统计分析

极移的各种周期变化与地球上的许多现象，如地震等，有某种紧密的联系。研究这些周期变化及其成因是相当重要的。利用新的观点来分析这 一经典问题。首先将复小波变换引入极移的研究之中，了解极移的复小波变换及各种周期变化。提出小波变换对数幅相图的概念，并对小波变换的振幅和相位的变化分别进行了分析。结果表明：极移的模值以及小波变换的模值都有某种周期的变化。小波变换尺度比较小时，可以描述短周期的变化；小波变换尺度大时可以描述较长周期的变化。     

利用经验模态分解提高极移预报精度（英文）

经验模态分解(Empirical Mode Decomposition,EMD)是一种数据驱动的自适应非线性、非平稳信号分解方法。为提高极移预报精度,将经验模态分解应用于极移预报中。首先利用经验模态分解方法对极移序列进行分解,获得极移的高频分量和低频分量;然后采用最小二乘(Least Squares,LS)外推模型对极移低频分量进行拟合,获得最小二乘拟合残差;其次采用自回归(Autoregressive,AR)模型对极移高频分量和最小二乘拟合残差之和进行建模预报;最后将最小二乘模型和自回归模型外推值相加获得极移预报值。将经验模态分解和LS+AR组合模型预报结果与LS+AR模型预报以及地球定向参数预报比较竞赛(Earth Orientation Parameters Prediction Comparison Campaign,EOP PCC)的预报结果进行比较,结果表明,将经验模态分解应用于极移预报中,可以明显改善极移预报精度。     

PSD法测量大型射电望远镜副面位姿

指向精度是大型射电望远镜天线具有挑战性的关键技术指标.在望远镜运行中,方位俯仰角的变化、重力以及日照等对副面撑杆的综合影响会引起望远镜的副面位姿改变从而引起指向误差的增加和天线效率的降低.基于天马65 m射电望远镜,使用位置传感器装置(PSD)法构建了副面位置偏移量测定系统,可以实时采集副面的3维位移数据,构建重力模型,将测试结果与射电法构建的现有副面模型进行对比,有较好的一致性.此外,该系统可以分析日照(引起撑腿局部温度效应)引起的副面位移情况,也可以监视风载和瞬时启停对副面位姿的影响.