2004年苏门答腊地震前后海面高趋势的变化

利用苏门答腊附近海域T/P、Jason-1测高卫星近20年的海面高连续观测资料,分别计算了该区域(80°E~105°E,5°S~20°N)在2004年苏门答腊大地震前后的海面高变化趋势,并与该区域对应时间段GRACE重力卫星反演的地表质量迁移结果进行比较。研究结果表明,由卫星测高观测资料估算的震区地震前后海平面趋势的变化与卫星重力反演结果基本一致。由于卫星测高沿轨观测具有高精度、高时空分辨率的特性,卫星测高资料估算的海平面趋势变化可以更为准确地反映震区海平面变化的局部特征。还对该区域震后形变特征进行了初步分析。     

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利用GRACE数据进行京津冀地区地面沉降与地下水耦合分析

地下水的过量开采已导致京津冀地区出现严重的地面沉降,为了分析地下水与地面沉降之间的耦合关系,首先利用GRACE-FO数据与GLDAS数据反演出京津冀地区2016—2019年地下水变化时序;然后利用MCTSB-InSAR技术反演出该地区同时段的沉降变化时序。通过试验分别获取地下水与地面沉降的差分变化序列和变化趋势线,并引入非弹性存储系数分析地下水对地面沉降影响力的变化规律。结果表明:①当地下水迅速升高或降低时,地面沉降速率减小或增大;当地下水持续升高时,地面沉降接近停止。②沉降越严重的区域,地下水与地面沉降变化趋势的相关性越强。③由地下水变化引起沉降的能力,随沉降等级升高而变大,且该能力在不同沉降等级中随时间变化的趋势也不同。     

地表质量迁移对日长变化激发作用的研究

为了探索地表质量迁移对日长变化的激发作用,文章在原始日长变化中扣除了固体潮、10年尺度信号、风和洋流效应,得到残余日长变化.然后分别利用AOH气候模型、SLR数据和CSR、GFZ、JPL提供的RL05版本的GRACE月重力场模型,计算了地表质量迁移对日长变化的激发作用.通过分析发现,和SLR、AOH质量激发相比,在季节性尺度上,3种GRACE质量激发能够更好地解释残余日长变化中周年和半周年的起伏,尤其是在周年项上,3种GRACE质量激发和残余日长变化间十分接近;在季节内尺度上,GRACE (GFZ)质量激发同样可以更好地解释残余日长变化,而GRACE(GFZ)和GRACE(JPL)质量激发由于包含一个周期为5.6个月的信号,与残余日长变化的相干性很低.     

时变重力场的非各向同性高斯滤波比较

使用GRACE反演地球表层的质量异常,其结果取决于构造的平滑函数即滤波方法。本文阐述了两种在经典高斯滤波基础上构造的Fan滤波和Non-isotropic Gaussian(Non)滤波,两者均对GRACE的阶和次起作用。在同一阶下,两者的权重随着次数的升高而衰减,但衰减的趋势不同,比如在20阶时,Fan滤波呈抛物线变化,而Non滤波则为线性衰减;在40和60阶,两者均呈抛物线变化。使用CSR发布的GRACE Level-2 RL05数据反演地表质量异常,两者的结果相近。     

利用GRACE数据检测日本Mw9.0地震同震和震后重力变化

基于德国地学中心（GFZ）发布的GRACE RL05月重力场模型数据,考虑全球陆地同化系统陆地水储量的影响,采用300 km的扇形滤波,利用叠积法提取了日本Mw9.0地震的同震和震后重力时变信号,并利用最小二乘拟合的方法计算了两个同震重力变化极值点在地震前后85个月的重力年变率。结果表明：土壤水分和雪水引起的重力变化为-0.34~0.09 μgal;利用GRACE数据检测到的同震重力变化为-5.3~4.2 μgal,与基于PSGRN/PSCMP模型计算的结果在空间分布和量级上具有较好的一致性;震后5 a震中附近区域的重力整体上呈现增加趋势,断层上盘所在的日本海域与下盘所在的太平洋区域重力增加的最大值分别为2.6、4.5 μgal,下盘重力增加较大,可能与断层下盘所在地层的黏滞性相对较低有关。     

利用GRACE卫星Level-1B数据反演陆地水储量变化的方法研究

卫星重力探测技术为监测陆地水储量变化提供了新的技术手段。对利用GRACE卫星Level-1B数据反演地球陆地水储量变化的重力位差法和Mascon方法的数学模型作了详细推导分析,总结两种方法的特点和解算处理步骤。推导过程表明:重力位差法和Mascon方法在反演时只采用卫星飞临研究区域上空时的观测数据,能够提高反演结果的空间分辨率,比传统的球谐系数法更具优势;Mascon方法在解算时还引入了时空约束方程,进一步提高了反演结果的时空分辨率。     

几何精度因子对GRACE卫星几何轨道精度影响分析

分析了GDOP值与GRACE卫星几何轨道精度之间的关系,发现定轨精度较差的历元其GDOP值普遍较大甚至异常,进一步研究发现GDOP值异常现象是因剔除个别含有粗差的卫星而导致的,进而通过设置GDOP值阈值的方式剔除发生GDOP值异常的历元。实验结果表明,GDOP值阈值设置为50,将大于该阈值的历元剔除,能够有效抑制个别历元精度较差的情况,最终的RMS在地固系X,Y,Z3个方向分别为0.029m,0.043m,0.029m,实现了几何法厘米级精密定轨的目标。     

各向异性组合滤波法反演陆地水储量变化

地球时变重力场模型反演陆地水储量变化已为全球气候变化研究作出巨大贡献,考虑到时变重力场模型球谐系数中存在相关性,其高阶次项具有较大的误差,需采用最优的滤波方法进行空间平滑。本文提出一种新的各向异性组合滤波方法,其基本思想是将改进的高斯滤波法与均方根(root mean square,RMS)滤波法组合,即对球谐系数的低阶次采用改进的高斯滤波法,而高阶次采用RMS滤波法。首先分析了最新的GRACE RL05系列时变重力场模型系数误差特性,基于全球水储量变化反演结果,分析比较了高斯滤波、改进的高斯滤波、RMS滤波和DDK滤波与本文提出的组合滤波法的有效性及精度,并利用模型结果进行了验证,计算结果表明,组合滤波法的中误差最小。研究结果表明,本文提出的组合法相比于先前的滤波方法,可有效地过滤高阶次的噪声,消除南北条带误差,同时减少信号泄漏,提高信噪比,保留更多有效的地球物理信号,进而提高反演精度。