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    188宝金博页面版: 用地表和空间重力测量验证全球水储量变化

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    内容提示： 2009 年 第 54 卷 第 9 期: 1 282 ~ 1 289 www.scichina.com csb.scichina.com 《中国科学》 杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS 论 文 引 用 格式: 周江存, 孙和平, 徐建桥. 用地表和空间重力测量验证全球水储量变化模型. 科学通报, 2009, 54(9): 1282~1289 Zhou J C, Sun H P, Xu J Q. Validating global hydrological models by ground and space gravimetry. Chinese Sci Bull, 2009, 54(9): 1534—1542, doi:10.1007/s11434-009-0006-9 用地表和空间重力测量验证全球水储量变化模型 周江存①②③, 孙和平①②, 徐建桥①② ① 中国科学...

    文档格式：PDF | 页数：8 | 浏览次数：162 | 上传日期：2013-03-21 12:15:39 | 文档星级：
    2009 年 第 54 卷 第 9 期: 1 282 ~ 1 289 www.scichina.com csb.scichina.com 《中国科学》 杂志社SCIENCE IN CHINA PRESS 论 文 引 用 格式: 周江存, 孙和平, 徐建桥. 用地表和空间重力测量验证全球水储量变化模型. 科学通报, 2009, 54(9): 1282~1289 Zhou J C, Sun H P, Xu J Q. Validating global hydrological models by ground and space gravimetry. Chinese Sci Bull, 2009, 54(9): 1534—1542, doi:10.1007/s11434-009-0006-9 用地表和空间重力测量验证全球水储量变化模型 周江存①②③, 孙和平①②, 徐建桥①② ① 中国科学院测量与地球物理研究所, 武汉 430077; ② 中国科学院动力大地测量学重点实验室, 武汉 430077; ③ 中国科学院研究生院, 北京 100049 E-mail: zjc@asch.whigg.ac.cn 2008-08-21 收稿, 2008-11-12 接受 中国科学院知识创新工程重要方向性项目 (编号: KZCX2-YW-133)、 国家自 然科学基金(批准号: 40730316, 40574034)和中国科学院领域前沿项目资助 关键词 摘要 综合分析了全球 7 台高精度超导重力仪长期连续观测资料, 在精密剔除了重力潮汐和地球自 转变化重力效应的基础上, 获得了反映重力场季节性变化的残差序列. 同时, 通过局部的大气压观测数据, 分析了大气对重力的负荷影响, 通过全球陆地水和非潮汐海洋的数值模型计算了负荷效应对重力的影响. 数值结果表明, 大气和陆地水负荷对重力场观测的影响达到 100×10−9 ms−2的量级, 而非潮汐海洋负荷在沿海地区达到 10×10−9 ms−2的量级. 基于 GRACE 卫星重力确定的重力场球谐展开系数, 采用半径为 600 km 的高斯平滑技术获得了台站区域的月 重力变化. 通过比较地表的超导重力观测和GRACE空间重力测量结果以及全球水负荷的重力效应说明: 地表和空间重力测量能够有效检测到由陆地水储量变化导致的重力场季节变化, 该变化达到 100×10−9 ms−2的量级. 这充分说明高精度的重力测量是检验全球水储量变化模型可靠性的重要手段. 重力场时间变化 全球地球动力学合作计划超导重力仪 GRACE 卫星重力 全球水储量变化模型 全球水循环是一个重要的质量迁移现象, 与人类的生存环境密切相关, 水质量迁移产生的负荷变化也导致不同地球物理场的变化, 并表现为季节或周年和半年周期性. 如高精度的 GPS 观测中明显存在周年性的陆地水负荷影响[1,2]; Chen 等人[3]研究了低阶的重力场变化, 结果说明重力场的变化与由陆地水、 大气和海洋模型模拟的结果比较一致. 采用地表和空间观测的水文和气象资料约束理论模拟的地面状态, 可以获得全球分布的陆地水储量变化模型[4,5], 但是由于在某些地区局部观测资料的缺乏而表现出很大的不确定性. GRACE 重力卫星的发射成功, 以前所未有的精度确定了地球的重力场及其时间变化[6,7], 通过解算不同时间段重力场展开的球谐系数可以反演全球水储量变化[8]. 但是由于 GRACE获得的重力场的高阶系数存在很大的累积误差, 因此仅能精确测定低阶的重力场. Jekeli[9]提出了采用平滑函数求得某一空间分辨率的平均值, 因此空间分辨率只能达到几百公里, 因而只能较准确获得全球大尺度的水体运动和变化情况. Crossley 等人[10]提出可以用高精度的地表重力测量作为地面重力变化的标定以此验证 GRACE结果的 可靠性. 由 于超导重力 仪(Superconducting Gra-vimeter, SG)具有极宽的动态线性测量范围、 极高的精度(10−10 ms−2量级)、 极小的漂移率和高稳定性(10−8 ms−2· a−1), 能监测到时间尺度从几秒到几年的重力变化, 并且使捕捉地球内部动力学导致的微弱信号成为可能[11,12]. 国际大地测量与地球物理联合会下属的地球深内部机构倡导成立了基于全球超导重力仪 观 测 网 络 的 全 球 地 球 动 力 学 合 作 计 划 (Global Geodynamics Project, GGP)[13]. 该计划从 1997 年 7 月开始实施, 统一使用了美国 GWR 公司研制的 SG, 在仪器内安装了相同的中央传感器, 设置了相同的数

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