沈阳台PET型重力仪运行概况及故障解决方法

沈阳台的PET型相对重力仪是国家地震局＂十五＂重点项目,也是＂十五＂项目为数甚少的国外引进仪器,东北地区共有3台。本文主要对该仪器在沈阳地震台运行两年多的时间里,它的运行情况以及出现的几次问题及相应的解决方法做以介绍。     

A poincaré model for the earth's fluid core

Abstract

The superconducting-gravimeter data of Melchior and Ducarme (1986) has been interpreted as internal motion in the Earth's core by Aldridge and Lumb (1987) using a Poincaré model. Several low-order modes with periods of 13–16 hours have been tentatively identified in the core which is taken to be an incompressible, homogeneous fluid within a rigid, rotating container. The identification is based on asymptotic values of the frequencies which change slowly with time while the modes decay with an e-folding time of about 280 days. The slow change in frequency with time implies a small temporal variation in the rotation rate of the core. This mean flow is a nonlinear effect often observed in laboratory experiments designed to excite Poincaré modes. Interaction among modes during free ringdown is also observed in those experiments and apparently in the data of Melchior et al. (1988) as well. Laboratory work thus provides the link to extend the Poincaré model to include viscous and nonlinear effects in order to interpret the gravimetric observations as core modes.     

贝叶斯算法在拟合自由核章动参数中的应用

用高精度重力技术检测地球自由核章动(FCN)参数(包括周期和Q值等)的难点是资料观测信噪比低,传统的方法是使用最小二乘拟合,但是获得的FCN共振参数精度不理想.本文利用武汉国际潮汐基准站高精度超导重力仪和全球超导重力仪观测的时变重力资料,根据贝叶斯算法拟合地球自由核章动(FCN)参数.我们将贝叶斯拟合方法与传统最小二乘法实施了对比分析,研究了不同台站资料差异.讨论了潮波选择和不同海潮模型等因素对FCN参数的影响.结果表明用贝叶斯算法获得的FCN品质因子与空间大地测量VLBI结果吻合的更好,这说明贝叶斯算法可靠性高,为研究地球深内部构造参数(核幔边界粘滞系数等)提供了有效依据.     

超导重力仪检测2011年日本东北Mw9.0级地震前的重力扰动信号

对大地震前的扰动现象的研究有助于认识地震孕育的动力学过程,震前重力扰动已成为关注的热点之一. 对大地震前的扰动现象的研究有助于认识地震孕育的动力学过程,震前重力扰动已成为关注的热点之一. 为检验日本M_w9.0级地震是否存在震前扰动现象,本研究利用全球超导重力仪记录到的地震前后7天内20组秒采样数据进行分析. 经潮汐、大气改正等处理去除仪器的漂移及残余潮汐效应,得到非潮汐重力变化曲线.结果表明大部分振幅大于30×10^-8 m·s^-2的曲线反映了全球M_w≥6级地震引起的高频波动信号,其中11组数据在3月9日M_w7.3级前震之前出现了扰动现象.震前扰动可分解为三个频段,其中,低于0.1 Hz和高于0.18 Hz的分量分别反映了地震波动信号及非构造信息,中间频段(0.118~0.18 Hz)信号能够较大程度地压制地震波动信号、并同时保留异常扰动信息.它的振幅在3月7日10时之前基本保持约1×10^-8 m·s^-2,之后开始逐渐增大,到3月9日7.3级前震前后达到最大,此后振荡衰减,振幅保持约(5~10)×10^-8 m·s^-2,直至主震发生.中间频段信号的变化特征与主震前的应力迁移过程以及实验记录到的地震成核过程有许多相似之处;不过,震前重力异常是否与主震前的应力加速积累有关,仍待进一步研究.     

求定CG-5型重力仪静态漂移常数的方法研究

介绍了如何利用仪器的试验数据文件,在MATLAB中绘制静态漂移曲线和残余零漂曲线图的方法.设计了一款GUI用户界面,并给出了两种精确计算漂移常数数值的方法.通过多台仪器计算对比,该方法能够较好地检验仪器静态漂移特性.     

gPhone重力仪网络数据采集系统中Web服务功能的设计与实现

针对gPhone重力仪网络数据采集系统,开发了一套嵌入式Web服务系统。基于uClinux平台和轻量级BOA Web服务器,利用C语言编写通用网关接口(CGI)程序,实现了远程数据下载及仪器监控等功能。     

Loading effect of a self-consistent equilibrium ocean pole tide on the gravimetric parameters of the gravity pole tides at superconducting gravimeter stations

The gravimetric parameters of the gravity pole tide are the amplitude factor δ, which is the ratio of gravity variations induced by polar motion for a real Earth to variations computed for a rigid one, and the phase difference κ between the observed and the rigid gravity pole tide. They can be estimated from the records of superconducting gravimeters (SGs). However, they are affected by the loading effect of the ocean pole tide. Recent results from TOPEX/Poseidon (TP) altimeter confirm that the ocean pole tide has a self-consistent equilibrium response. Accordingly, we calculate the gravity loading effects as well as their influence on the gravimetric parameters of gravity pole tide at all the 26 SG stations in the world on the assumption of a self-consistent equilibrium ocean pole tide model. The gravity loading effect is evaluated between 1 January 1997 and 31 December 2006. Numerical results show that the amplitude of the gravity loading effect reaches 10⁻⁹ m s⁻², which is larger than the accuracy (10⁻¹⁰ m s⁻²) of a SG. The gravimetric factor δ is 1% larger at all SG stations. Then, the contribution of a self-consistent ocean pole tide to the pole tide gravimetric parameters cannot be ignored as it exceeds the current accuracy of the estimation of the pole tide gravity factors. For the nine stations studied in Ducarme et al. [Ducarme, B., Venedikov, A.P., Arnoso, J., et al., 2006. Global analysis of the GGP superconducting gravimeters network for the estimation of the pole tide gravimetric amplitude factor. J. Geodyn. 41, 334–344.], the mean of the modeled tidal factors δ_m = 1.1813 agrees very well with the result of a global analysis δ_CH = 1.1816 ± 0.0047 in that paper. On the other hand, the modeled phase difference κ_m varies from −0.273° to 0.351°. Comparing to the two main periods of the gravity pole tide, annual period and Chandler period, κ_m is too small to be considered. Therefore, The computed time difference κ_L induced by a self-consistent ocean pole tide produces a negligible effect on κ_m. It confirms the results of Ducarme et al., 2006, where no convincing time difference was found in the SG records.     

绝对重力仪国际比对现状

当前负责重力测量的国际组织CCM-WGG和SGCAG决定今后将举办绝对重力仪区域性国际比对,并开始着手在世界范围内选择区域性国际比对点.CCM-WGG和SGCAG制定了国际比对的技术规范,讨论了绝对重力仪比对申请为关键性国际比对的议案.本文将介绍相关的国际情况以及中国计量科学研究院在这方面所做的工作.本文还将介绍2005年第七次国际绝对重力仪比对的情况和初步结果.     

武汉和京都台站超导重力仪高精度潮汐重力观测结果

利用高精度潮汐重力场观测研究地球物理学和地球动力学问题已成为当今地学工作者的共识.由于某些信号十分微弱且具有区域和全球分布特征,相当一部分信号被混合在常规仪器的观测噪声水平上,因此获得全球分布的第一手高精度观测资料显得尤为重要.超导重力仪具有精度高,连续性和稳定性好等特征,期望能在测定区域和全球重力场的精细结构方面发挥重要作用.有18个台站参加的全球地球动力学合作项目于1997年7月份开始实施,其主要目的是解决诸如固体潮、地核近周日晃动、核模、地球自转和极移,地球和大气海洋的耦合机理以及由构造运动引起的重力场变化等热点问题.我们曾研究过中比法三国的超导重力仪潮汐观测资料,获得了欧洲和亚洲不同地区潮汐常数及分布特征.本文将利用武汉和日本京都三台超导重力仪观测资料研究亚洲地区大陆和海岛上的潮汐波振幅因子和相位滞后的时间变化特征以及各参数的误差估计等,同时将检测由大气和海潮变化产生的重力信号.文章分数据处理方法、潮汐参数测定、大气重力信号、海潮重力信号、潮汐参数的时间变化、非潮汐重力场变化特征等几方面叙述.     

绝对重力仪研制中几种干扰因素的实验研究

利用观测精度可达1～2×10-8ms-2_,的FG5 绝对重力仪,开展了空气阻力、有无隔震弹簧以及仪器自震对重力观测影响等观测实验.通过在环境干扰较小的九峰站观测实验,得到如下结论:在正常大气压状态下所观测到的空气阻力影响约500×10-5ms-2,比理论估算值大近30×105ms-2, 若在低真空状态测量空气阻力也将产生2.3×10-5 ms-2观测误差;落体室真空度维持系统(离子泵)工作不正常,空气阻力也将对重力观测造成0.1～4.1×10-5ms-2的观测误差;在地质条件比较稳定,环境震动干扰较小的基墩上测量,隔震弹簧的作用对观测结果影响不明显,但对测量精度影响较大.上述观测实验的进行,为自由下落法绝对重力仪的研制提供可靠依据.