内核超速旋转及其对重力场的影响

本文研究由内核超速旋转引起的地球重力场的变化.论述了内核具有三个主要特征：椭球形状,各向异性对称轴与内核自转轴重合,内核自转轴与地球自转轴之间存在夹角并绕地球自转轴进动.内核超速旋转引起地球体系物质的重新分布,导致重力场变化.通过研究内核超速旋转的运动规律,建立了内核超速旋转导致重力场变化的模型,给出了由于内核超速旋转而引起的整个地球表面的重力变化,其中,在假定了内核超速旋转速率为1°/a的前提下,历经一年的最大重力变化量级约为037 μGal.     

虚拟压缩恢复法在确定位常数漂移中的应用

大地水准面重力位的系统误差或重力位漂移δW会直接影响地球外部重力场以及高程基准。传统的确定δW的方法比较复杂,不易实施。简述了虚拟压缩恢复法,并基于该法给出了漂移方程,用以确定大地水准面重力位δW。初步的模拟实验结果证实了漂移方程的可靠性和有效性。     

重力场的局部虚拟向下延拓以及利用EGM96模型的模拟实验检验

阐述了基于虚拟压缩恢复法导出的虚拟向下延拓法，该法从理论上解决了重力场的向下延拓问题。为了检验理论的正确性，选取EGM96模型进行了模拟实验检验，实验结果支持局部虚拟向下延拓法。同时，对观测值加进随机误差的情形也进行了模拟实验检验，结果表明，局部虚拟向下延拓几乎不损失精度。     

论相对论重力位及相对论大地水准面

讨论了相对论意义下的重力位及大地水准面，指出了等时率大地水准面的缺陷，建议今后采用等频面及等频大地水准面的概念，给出了等频大地水准面与经典大地水准面的差异，同时给出了等频大地水准面的近似表达式。     

基于时变地球主惯性矩的三轴地球的自由Euler运动

在时变地球主惯性矩情形,采用数值方法求解了自由Euler动力学方程和运动学方程.结果表明,地球存在周期约为304.5 d的自由章动;旋转速度的三个分量均出现周期性的增大和减小;地球主惯性矩A、B、C的时变性导致EuIer周期产生复杂的波动,特别是ω3(自转速率)存在周期为22 a、14 a、8 a、4 a、2 a、周年以及更短周期的波动,这表明A、B、C的时变性导致了10 a尺度、周年以及更短周期的日长变化.     

实现1°×1°全球cm级大地水准面的一种理论方案

阐述了采用 Stokes方法或 Molodensky方法难以确定全球cm级大地水准面的理由.提出了一种实现具有分辨率1°×1°的全球cm级大地水准面的理论方案,并给出了实施步骤, 其基本前提是给定全球具有分辨率为1°×1°的mGal的引力位模型以及精度较高的地表浅层密度分布.     

iGrav-007超导重力仪格值的精密测定

iGrav超导重力仪是当前世界上最新型的便携式相对重力仪,可提供最稳定和最高精度的连续相对重力测量。利用武汉九峰台站FG5-112绝对重力仪与iGrav-007超导重力仪连续3天的同址观测结果,基于最小二乘线性回归和迭代算法,精密确定iGrav-007的格值。数据处理结果表明,iGrav-007的格值为(-91.640 2±0.085 2)×10-8 m·s-2/V,相对标定精度为0.092 9%,连续1天的FG5绝对重力观测获得的格值精度优于0.2%,连续3天的FG5绝对重力观测获得的格值精度优于0.1%。     

利用VP型垂直摆倾斜仪观测数据检测2011日本M_w9.0级地震激发的低频地球自由振荡

甚长周期VP型垂直摆倾斜仪对某些地球物理信号有特殊的敏感性,除了在观测小地震、慢地震等方面有优势之外,还可有效应用于低频地球自由振荡信号的探测.利用安置在武汉大学珞珈山的我国自行研制的VP型垂直摆倾斜仪在2011日本Mw9.0级大地震之后不同长度的观测数据,联合EEMD方法、自回归估计(AR)方法和bootstrap法,本文不仅检测到该地震激发的频率小于4.7 mHz的零阶球型振荡(0S2至0S38)和环型振荡(0T4至0T35)几乎所有振型以及15个谐频振型,还检测到5个其频率低于1mHz的低阶球型多线态(0S2、2S1、0S3、0S4和1S2)的部分或全部谱峰分裂现象,并给出了所有检测结果的精度评估.此外,本文分析了某些球型和环型振荡之间的耦合效应,结果表明耦合效应将显著影响地球自由振荡信号的相关参数.     

探测一阶模态三重分裂的MSE技术和SHS方法的比较研究

完全剥离一阶模态_nS₁的三重分裂信号将有助于识别出其全部分裂谱线,进而更好地约束地球内部结构.理想情况下,球谐叠加法(SHS)与多台站实验技术(MSE)均可剥离一阶模态_nS₁的三重分裂信号,但部分学者持不同观点.本文基于对二者的理论分析进一步确认,在自耦合前提下,MSE方法可成功剥离_nS₁的三重分裂信号;而SHS方法在实际应用中无法成功剥离_nS₁的三重分裂信号,但可相对增强目标信号的振幅强度.此外,本文解释了MSE可剥离单线态信号的真实原因,并指出由于MSE未考虑全频段耦合影响,故仅适用于1 mHz以下的低频模态.鉴于超导重力(SG)数据在1 mHz以下比宽频地震数据具有更高的信噪比,因此,为验证本文结论并弄清MSE和SHS的实质,基于模拟数据及SG台站实测数据,本文利用MSE和SHS分别对一阶模态的合成信号及模态₃S₁进行了探测分析.实验结果表明,MSE可成功剥离一阶模态三重分裂信号,SHS则无法完全剥离,验证了我们的理论结论,表明前人部分结果需重新审视与评价.此外,本文基于三种不同方法并利用13个SG 台站数据给出的₃S₁的分裂宽度比分别为1.008, 1.000和1.001,远小于异常分裂判别临界值1.5, 因此,₃S₁应是正常分裂模态.     

IDNN的GPS动态测量多周跳探测与修复模型

针对GPS动态测量中预报值误差较大时多周跳探测与修复不理想的问题,在Kalman滤波动力学模型的基础上,引入嵌入时延神经网络IDNN(Input-Delay Neural Network)模型,并提出了一种基于IDNN的GPS动态测量多周跳探测与修复模型。该模型在理论上具有一定的前沿性;与Kalman滤波状态估值同步操作,便于多周跳的实时处理;而且利用尽可能多的过去无周跳预报残差向量集作为网络训练数据,兼顾GPS动态测量的动力学模型能够获取精度较高的周跳估值。实例计算表明了该方法的可靠性和可用性。