海洋负荷潮汐对测站位移影响的理论研究

测站位移的海潮效应可以看作是一种负荷影响。海潮负荷对测站位移的影响在某些台站（例如大洋中的岛屿以及沿海岩地区）可达几厘米，因此空间大地测量技术中必须以改正。研究了海洋负荷潮汐对测站位移影响的理论和方法，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，推导出了海潮对测站位移影响的有关公式，同时探讨了在毫米级精度时需要注意的一些问题，为空间大地测量学的理论研究提供参考和依据。     

高精度重力测量的潮汐改正软件及其评估分析

基于MATLAB GUI界面,采用天顶距直接法和负荷格林函数法编写一套重力固体潮与海洋潮汐负荷改正软件GTIDE,并将其与国际现有软件进行比较。结果表明,GTIDE软件易于操作、便于维护,能有效揭示重力固体潮与海洋潮汐负荷的变化特征,适用于高精度绝对重力与相对重力测量的潮汐改正。     

武汉基准台重力合成潮信号确定

合成潮是一种半理论和半实测的潮汐信号。综合采用武汉国际重力潮汐基准值、非弹性地球潮汐理论模型、地球近周日摆动对周日重力潮汐观测的共振影响以及全球和局部海洋潮汐的负荷效应，精密确定了武汉基准台的重力合成潮信号，与同一段时间内超导重力仪的实测潮汐信号的均方差为０ ．２２５ ×１０ － ８ ｍ／ｓ２ 。     

非潮汐海洋负载效应对近海岸IGS测站坐标时间序列的影响

根据均匀分布在全球各大洲的IGS测站信息,选取105个数据质量良好的近海岸测站以及29个内陆测站,利用ECCO发布的海底压力数据计算得到由非潮汐海洋负载引起的IGS测站位置N、E、U方向上的位移。分析了由地理位置差异导致的测站受非潮汐海洋负载效应的影响存在的差异,并修正了SOPAC提供的IGS测站坐标时间序列,探讨了非潮汐海洋负载效应引起的测站位移对近海岸测站坐标时间序列的影响。结果表明,近海区域（<50 km）测站受到非潮汐海洋负载影响U方向平均量级为5 mm,远大于内陆（>500 km）测站U方向的影响;经过非潮汐海洋负载修正,71%的测站高程坐标时间序列RMS值得以减小,其中最大可使RMS值降低13%;大西洋、太平洋西海岸受其影响比东海岸大,考虑到其受非潮汐海洋负载效应影响显著,使用大西洋与太平洋西海岸地区测站坐标时间序列前必须进行非潮汐海洋负载修正。     

宜昌台超导重力观测中的海潮与大气负荷效应研究

基于2017年宜昌地震台超导重力仪观测数据,对数据预处理、极移改正和长周期趋势改正后的重力潮汐观测数据进行调和分析,获得宜昌台精确地方重力潮汐参数,选取NAO.99b和osu.Chinasea.2010海潮模型研究海潮负荷对重力观测的影响。结果表明,宜昌台海潮负荷变幅约为25 nm·s^-2,经海潮改正后潮汐因子有所改善。采用时域导纳方法以及基于全球大气模型ERA-Interim计算宜昌台大气重力负荷效应,研究结果表明,宜昌台大气重力导纳值为-3.219 3 nm·s^-2·hPa^-1,近区大气重力负荷变幅约为160 nm·s^-2,远区大气重力负荷变幅可达70 nm·s^-2,在进行超导重力数据处理分析时全球大气负荷效应不能忽略。     

基于移去-恢复法的区域大气负荷影响精化——以滇西地区为例

传统的大气负荷改正根据全球大气压模型计算获取,但全球大气压模型中、长波信号占优,缺乏突显区域特征信息的短波信号,而在研究高精度的区域大气负荷影响时,空间信息中的短波信号不可忽视。为此,根据地球重力场理论,引入移去-恢复思想,结合ECMWF提供的全球大气压变化数据和区域高分辨率大气压变化数据（CLDAS-V2.0）,基于负荷球谐系数和区域负荷格林函数方法得到大气压变化对滇西地区的负荷影响。结果表明,得到的大气负荷形变场在空间和时间分变率上均有一定提高。利用移去-恢复法计算区域大气压负荷影响,可为固体地球形变和CORS站时序分析提供参考。     

现代大地测量学中的垂线偏差

从大地测量学的角度论述了垂线偏差概念从传统到现代的发展和演变,比较全面地探讨了现代垂线偏差的含义和测定方法。通过对垂线偏差量级和误差大小的具体分析,得出结论一般长周期的、幅度较小的非潮汐变化要小于潮汐变化,但短周期的、幅度较大的非潮汐变化则可能与潮汐变化相当,个别地区甚至还会超过潮汐变化,这种情况完全可以用重复重力测量的方法检测到,这也说明重复测量的方法是可行的。     

大气负荷变化对CORS位置影响分析与其移除研究

利用全球大气模型和CORS位置时间序列数据，基于负荷形变理论，采用球谐系数法计算大气负荷变化对CORS位置地壳形变的影响。结果显示，对研究区CORS位置垂直方向影响为-15.9~13.2 mm，水平形变影响为0~2.7 mm。根据移除大气负荷对CORS影响前后序列的RMS值变化可知，移除大气负荷影响对CORS时间序列水平方向改善较小，垂直方向改善明显；根据最小二乘方法计算研究区大气负荷变化对地壳垂直方向的形变导纳值（回归系数）为-0.7~-0.43 mm/hPa。本文研究方法和成果对分离修正CORS中大气负荷影响具有借鉴意义。     

应用有限元方法分析负荷潮汐倾斜效应

本文简要回顾了负荷潮汐倾斜效应的研究方法及意义。利用有限元法计算了沿海台站的负荷效应并与Boussinesq解进行了一般对照,认为有限元数值计算方法是负荷潮汐问题分析中的一个强有力的工具。     

中国近海潮汐对倾斜固体潮观测的影响

本文利用中国近海潮汐图较系统地研究了中国近海潮汐对地倾斜固体潮观测的影响。计算出不同海域的几个主要潮波(M_2、S_2、O_1和K_1~-波)对我国北京、广州等22个观测站地倾斜固体潮的海潮改正值,讨论了中国大陆地区倾斜负荷潮汐的地理分布特征。计算结果说明中国大陆地区均存在着倾斜负荷潮汐效应,并受中国近海潮汐的控制,所以在利用倾斜固体潮观测资料作地球物理解释工作时,必须顾及中国沿海的海潮影响。     

中国沿海不同海潮模型的倾斜负荷分析

采用积分格林函数方法及6种全球海潮模型（CSR4.0,EOT11a,FES2004,GOT4.7,NAO99b和TPXO7.2）和中国近海潮汐资料,计算了我国沿海大地控制点上的海潮倾斜负荷效应。通过标准差、均方根RMS及和方根RSS等综合分析表明,海潮倾斜负荷普遍为10^-8rad量级,最大达10^-7rad量级。在中国沿海区域,各模型差异较大,应针对不同区域采用更适合本区的模型计算。     

中国区域GPS站海潮负荷形变特征分析

讨论5个全球海洋潮汐模型NAO99b、FES2004、GOT4.7、TPXO7.2和EOT11a在中国区域的差异性和适用性,并基于这些全球海潮模型和高分辨率区域海潮模型,分析中国区域GPS站海潮负荷形变特征。采用GIPSY软件对中国区域GPS站长时间观测数据进行处理,分析高精度区域海洋潮汐模型对中国沿海GPS站高精度位置时间序列的影响。分析表明,加入区域海洋潮汐负荷形变后,对GPS时间序列垂向的影响最大可达5.01 mm,可能会引起GPS时间序列中包含15 d和173 d 的虚假周期信号。     

大气负荷对新疆地区地壳形变和地面重力变化的影响

基于ECMWF全球大气模型和中国地面气候资料日值数据集中新疆及周边的气象站气压数据，根据弹性地壳形变理论，采用移去-恢复法，利用负荷格林函数法和球谐函数法，计算新疆及周边区域2011~2015年大气负荷变化对地壳垂直、水平形变的影响，同时采用大气导纳方法计算大气变化对地面重力的影响。结果表明，大气负荷对新疆地区垂直形变的影响达到cm级，对地面重力的影响可达10 μGal；大气负荷影响具有明显的季节性。     

地球对引潮力位、表面负荷及切向应力的变形响应

本文统一研究了引潮力位,表面点质量负荷及切向应力导致的球形层状,非旋转自引力弹性地球的变形响应,得到了随半径而变化的勒夫数,并且根据表面负荷勒夫数组成了可用于负荷潮汐改正的六种格林函数。在数值计算方面,本文较为详细地讨论了初始解向量的选取,数值积分方法以及计算结果的检核。     

建筑物负荷引起的地面和大地水准面形变研究

根据地球固体潮的有关理论,从物理大地测量的角度推导了建筑物负荷引起的地面和大地水准面的形变量的计算公式,并通过模拟计算,对单幢高层建筑、城市建筑群以及环形高架桥引起的附近地面和大地水准面的形变情况进行了定量分析。计算结果表明：建筑物负荷引起的地面垂直形变量要比水平形变量和大地水准面形变量大,城市建筑群引起的附近地面和大地水准面的形变量可达几毫米,对实际测量结果有一定的影响。     

GPS坐标时间序列中地表环境负载效应区域特征分析

选取全球417个IGS测站2000~2012年环境负载数据分析非潮汐海洋、大气、积雪和土壤湿度等负载对GPS测站时间序列位移的影响以及与测站地理位置之间的联系。研究表明,大气压力对GPS时间序列位移的影响最大,U方向最大达到20 mm,积雪负载的影响最小。4种负载对GPS时间序列高程方向的影响可达cm级,且大气及非潮汐海洋负载呈现显著的区域性特征。     

太行山山前断裂带倾斜潮汐因子动态组合分析

利用Venedikov调和分析方法计算太行山山前断裂带地倾斜观测台站2002~2017年EW和NS分量的固体潮潮汐因子，获取潮汐因子异常与动态组合的3种特征量（扩容膨胀、剪切应变、介质的各向异性）时间序列，并分析其与太行山山前断裂带附近中等地震的关系。结果表明：1）断裂带上地倾斜潮汐因子受海潮负荷影响较小，潮汐因子并未因纬度的改变而表现出明显的规律性变化，其差异可能是因为受地壳横向不均匀变化的影响；2）地倾斜固体潮潮汐因子动态组合特征量与观测站点周边350 km范围内发生的ML4.0以上地震有较好的对应关系。     

沈阳连续重力非潮汐变化异常分析

沈阳台定点重力非潮汐变化数据稳定,但自2017-06以来数据曲线连续5个月明显上升,且速率较大,幅度约为5μGal/月,打破了自2015年断电后重归的稳定状态。通过对仪器观测系统、区域地质特征、GPS资料及周边环境等分析发现,GPS垂直分量于同年5月开始下降,GPS垂向变化引起的重力量值-1.714μGal/mm远小于重力变化;抽水的干扰仅产生0.2181μGal的变化,远小于5μGal/月的量值变化。对GPS垂向引起的重力变化进行定量计算分析,并对水井抽水进行正演模型计算,排除抽水和垂向重力变化的影响,重力非潮汐变化量值约为14.7819μGal。研究发现,外界影响变化不足以引起重力的非潮汐异常。综合分析认为,该重力非潮汐变化异常为地震前兆异常,为后续地震预报提供了可靠依据。     

利用PPP反演海潮负荷位移参数

选取高纬地区的3个CORS站以及中纬地区的SHAO测站,利用PPP浮点解计算测站未经海潮负荷位移改正的坐标时间序列,采用傅里叶变换方法提取分潮的周期信息,进而反演其中8个主要分潮的海潮负荷位移参数,将其与5个全球海潮模型DTU10、EOT11a、GOT4.8、TPXO.7.2、FES2004计算得到的海洋负荷位移参数比较。结果表明,PPP反演得到的8个主要分潮的海潮负荷位移参数与海潮模型计算结果具有较好的一致性,两者均方根差异为mm级,说明利用PPP反演海潮负荷位移参数是可行的。     

大气负荷效应对浙江地区的影响分析

利用全球大气模型及浙江地区气象站数据，依据大气负荷理论，采用移去-恢复法计算大气压引起的区域负荷形变场及重力场变化。结果表明，在浙江地区大气负荷引起的垂直形变达12.1 mm，产生的地面重力变化超过12 μGal，对水平形变及垂线偏差影响较小，且大气负荷具有明显的年周期及季节性变化规律。