高噪声背景下GNSS垂向分量应用探讨

通过对部分GNSS连续站和全国多期GNSS区域站垂向复测资料的分析, 对如何提取和利用GNSS垂向分量在高噪声背景下的有用信息进行了分析研究; 结合地壳运动和地震孕育发生的机理, 进一步讨论了GNSS垂向分量应用于地壳运动与强震预测的可能性。 结果显示, GNSS垂向分量升降分布格局往往与大地构造格局和大地震孕育发生的区域密切相关, 在机理上存在内在的联系。 这些异常升降变化在精细的数据处理中通过某些要素的改正有可能被减弱或消除, 但这种要素的异常也很可能与大地震的孕育过程相关。 这一认识对地形变研究和大地震预测具有参考价值。     

球面水平应变场无偏计算的实现与滤波

GNSS观测资料为研究地壳应变场提供了必要的依托,但如何较为完整或恰当地反映各种地壳应变信息仍存在缺陷.从连续变化的角度出发,在ITRF参考框架下水平运动场的基础上,借助于多核函数获得水平运动场的解析式,据此,利用球面上无偏差应变计算式给出应变场结果,再利用多核函数法进行空间滤波,最后给出了利用本方法进行应变计算的实际算例.该方法有如下特点:①适用于各种空间尺度的地壳应变场描述,并且全面而又客观;②根据不同的需求和实际资料情况可提取不同频谱及其以内的应变信息;③可对应变参量进行严密的精度评定;④由于获得了解析式,故可在此基础上进行更深入的分析与计算.     

地球模型对季节性负荷形变计算的影响——以川滇地区为例

利用川滇地区的GNSS和GRACE数据, 结合不同地球模型和负荷理论, 研究了地球模型对地表季节性负荷形变计算的影响, 该工作对于选取合适的地球模型开展负荷形变研究具有一定的参考价值。 研究表明: ① 川滇地区GNSS观测的地壳垂向季节性形变振幅为20 mm左右, GRACE反演的垂向形变与GNSS的结果相位一致, 振幅存在差异。 ② 区域地球模型的负荷勒夫数与其他地球模型的差异较大, 且负荷勒夫数h_n对地球结构的变化较为敏感。 ③ 区域地球模型可以改善GRACE反演的负荷形变结果, 从而减小与GNSS观测结果的差异。 ④ 川滇地区大部分GNSS测站的加权均方根比值减小量呈现由东北向西南方向逐渐增加的变化趋势。     

利用多种地形变资料联合求解华北地区水平应变场

阐述了以不同类型不同尺度的地形变资料联联合解算应变场的方法。利用华北地区1995－1996年GPS观测与首都圈跨断层水平形变流动测距资料进行联合解算，所得边长变化率的尺度统一归化，获得了华北地区水平奕变场的分布图像。     

附加GPS时序约束的GRACE陆地水储量反演

利用GRACE重力卫星反演陆地地球物理变化信息时,通常需要对位系数进行截断和空间平均滤波等处理,这将导致监测信息较实际值"缩减"一定的比例,从而造成反演结果可信度降低.针对此,本文提出了一种附加GPS时序约束的GRACE反演陆地水文信息修正法.利用2003-2015年RL05_GRACE月重力场数据,选取前60阶采用扇形滤波与去相关滤波组合法,获得了加州区域由于陆地水储量及地表荷载变化引起的垂向形变时间序列,并利用同时间段多个GPS测站资料获得了同尺度U方向形变时间序列,采用时频分析技术对比分析了两类垂向形变时间序列的振幅与季节性特征,获取了GRACE位系数处理中存在的"缩减系数",基于此修正并精化了GRACE反演水文变化信息,该信息能有效反映出研究区域较真实的陆地水文变化信息.     

岷县漳县M_S6.6地震前区域形变场的特征

利用1999—2007、2009—2011年的流动GNSS观测资料和2010.5年以来的连续GNSS观测资料与处理结果,分析了2013年7月岷县漳县MS6.6地震区域水平形变场及其变化。获得的结果显示:①岷县漳县MS6.6地震发生在地壳运动的转折区域内,该区域运动量级较小、水平形变也相对较弱;②发震区带1999—2007年最大主应变为正负应变的过渡带,2009—2011年最小主应变也为正负应变的过渡带,1999—2007年则相对较大;③发震区带最大剪切应变相对较小,同时也是旋剪形变左、右旋的转化区;④连续站的结果显示该地震是在几乎纯逆冲构造活动背景下发生的,同震形变较小,其范围在距震中数十公里的半径内;⑤震前未发现GNSS观测结果中存在短临异常,但存在着趋势性形变亏损异常等。     

形变强度与地壳变形分析

本文利用GNSS等观测所获得的地壳位移速度结果并应用数值逼近理论, 提出了具有解析式的形变强度分析与计算方法。 根据形变的性质或类型将它们分别定义为形变强度、 水平形变强度、 水平剪切形变强度、 水平张压形变强度、 垂直剪切形变强度。 文中最后以GNSS 1999—2007年观测数据所产生的运动结果为例, 分析了川滇地区的地壳运动和形变, 并给出了不同性质形变强度的空间变化结果。     

重视短程形变网观测技术的跟踪

地形变观测是利用大地测量的有关理论与方法,以较高的精度获得我国大陆地壳运动与变形的信息,其中最具有我国特点的,就是跨断层测量。多年来大量断层活动规律性的观测与研究,充分显示,跨断层测量连续观测资料不仅为地震前兆的发现提供了有价值的论据,而且为断层微动态动力学研究提供了丰实的资料和动态图象。此外,在时间上填补了大面积形变复测周期过长的空档,而在空间上弥补了形变台站覆盖面不足的缺陷。     

高频GNSS形变波的震相识别：模拟实验与实例分析

高频GNSS震时形变波震相及识别是GNSS地震学的重要内容.在实时数据处理基础上,本文利用振动台的高频GNSS观测实验,并结合近期部分大震的高频GNSS形变波震相特征进行研究.数据处理结果表明,实时处理与事后处理的精度在同一量级,且与采样率无关.通过与同址观测强震仪和地震计记录的对比及特定震相的频谱分析,发现高频GNSS可完整记录P波、S波、Love波及Rayleigh波震相,影响震相记录的主要因素是GNSS定位精度与震级,而仅当震中距很小时,采样率将产生一定影响.研究结果得出：基于地震波传播规律,利用高频GNSS台阵记录的形变波空间分段特征,结合震相运动轨迹及其他地震波记录,可实现实时高频GNSS形变波的震相识别.     

华北地区现今水平运动场的动态特征

在整体无旋转基准的基础上, 采用了以提取中、 低频应变信息为主的连续应变模型, 处理并分析了《中国地壳运动观测网络》在华北地区400余个GPS测站的复测资料(1999—2001—2004年)和2006年130余个测站的复测资料, 获得了1999—2004年、 2004—2006年的相对运动速率以及2004—2006年偏离1999—2004年运动的位移结果。 结果表明: ① 华北地区非均匀应变比较明显, 不同时段的结果在空间上的表现形式也不一样; ② 前后两个时段的运动特征具有一定的不一致性; ③ 2006年存在着较明显的偏离位移, 并显示了右旋形变的迹象, 面应变表现为北、 中收缩, 南部膨胀的特征; ④ 近两年东西向的压性作用较前明显, 北京以南地区是运动的转化地区及面应变象限的准中心地区。 这可能表明, 在昆仑山口西8.1级地震之后, 华北地区又进入了常态能量的积累阶段。     

PROGRESS IN APPLICATION OF GNSS TO DIVISION OF ACTIVE TECTONIC BLOCKS IN CONTINENTAL CHINA

Chinese scientists proposed that large earthquakes that occurred in mainland China are controlled by the movement and deformation of active tectonic blocks. This scientific hypothesis explains zoned phenomenon of seismicity in space. The active tectonic blocks are intense active terranes formed in late Cenozoic and late Quaternary, and the tectonic activity of block boundaries is the intensest. Global Navigation Satellite System(GNSS)has advantages of high spatio-temporal resolution, broad coverage, and high accuracy, and is utilized to monitor contemporary crustal deformation. High accuracy and resolution of GNSS velocity field within mainland China and vicinities provided by previous studies clearly demonstrate that different active tectonic blocks behave as different patterns of movement and deformation, and block interaction boundaries have intense tectonic deformation. The paper firstly introduces the GPS networks operated by the Crustal Movement Observation Network of China(CMONOC)since 1999, and GNSS data processing methods, including GAMIT, BERNESE and GIPSY/OASIS, and discusses the advantages of using South China block as a regional reference frame for GNSS velocity field, then proposes three strategies of block division, F-test, quasi-accurate detection(QUAD), and clustering analysis. Furthermore, we introduce rigid and non-rigid block motions. Rigid block motion can be denoted by translation and rotation, while non-rigid block motion can be described by rigid motion and internal strain deformation. Internal strain deformation can be divided into uniform and linear strains. We also review the usage of F-test to distinguish whether the block acts as rigid deformation or not. In addition, combining with recent GNSS velocity results, we elaborate the characteristics of present movement of rigid block, such as the South China, Tarim, Ordos, Alashan, and Northeast China, and that of non-rigid block, such as the Tibetan plateau, Tian Shan, and North China plain. Especially, the Tibetan plateau and Tian Shan seem to deform continuously with significant internal deformation. In order to enrich and perfect the active tectonic block hypothesis, we should carefully design dense GNSS networks in inner blocks and block boundaries, optimize utilizing other space geodesy technologies such as InSAR, and strengthen combining study of geodesy, seismogeology and geophysics. Through systematic summary, this paper is very useful to employing GNSS to investigate characteristics of block movement and dynamics of large earthquakes happening in block interaction boundaries.     

华北地区跨断层垂直形变分区特征及其对块体划分的意义

对 70年代以来的华北地区跨断层形变测量资料进行了分区研究。按构造单元将华北地区的跨断层测量台站或测点分为五组 :山西带、郯庐带、阴山 -燕山带西段、阴山 -燕山带东段和首都圈。对 80项实测资料的计算结果表明 ,华北地区断层垂直活动平均年速率为 0 335mm/a ,但各分区之间的断层活动速率值相差很大。山西断陷带的断层形变速率最高 ,是华北地区最重要的活动块体边界 ;其它构造带的断层形变速率都比较低     

利用GRACE卫星重力资料解算气候驱动的地表周年垂直形变

卫星重力和GPS测量技术可以监测地表流体(大气、海洋和陆地水)质量季节性迁移引起的地表周年形变;与陆地水等地表流体模型综合模拟的地表形变相比,卫星重力的形变监测结果避免了模型的精度不确定性带来的误差.本文利用前60阶GRACE卫星时变重力资料和“去相关”、组合滤波两类滤波方法分别解算了中国及邻区的地表季节性垂直形变,并与区内42个GPS台站上观测到的季节性信号进行了比较,发现采用“去相关”滤波方法处理后的结果优于采用组合滤波处理后的结果.文中采用“去相关”滤波方法,GRACE解算的周年垂直形变的振幅、相位和GPS结果总体上一致;少数站上GRACE和GPS得到的振幅或相位相差较大,主要因素可能与GPS解算策略、GPS观测资料的连续性或局部大气、水文过程等地球物理因素有关.在中国及邻区的陆地上GRACE解算的周年垂直形变的振幅最小值出现在TASH台站东南,约1×10^-3 m;最大值出现在恒河-澜沧江流域,可达10×10^-3 m.文中的结果证实了在中国及邻区可以用GRACE卫星重力这种新手段监测大尺度的地表周年垂直形变.     

2021年青海玛多Mw7.3地震地壳变形及区域孕震环境

北京时间2021年5月22日02时04分,在青海省果洛藏族自治州玛多县发生Mw7.3地震.本文利用震中及邻区2009-2021年GNSS观测资料,研究了此次地震的区域孕震环境、同震和震后初期的变形特征.首先,给出了较高空间分辨率的GNSS速度场,表明震中及其邻区的构造活动以左旋剪切为主,巴颜喀拉块体南北两侧的相对运动是...     

2016年青海门源MS6.4地震前重力变化

利用青藏高原东北缘2011-2015年期间的流动重力观测资料,系统分析了区域重力场变化及其与2016年1月21日青海门源M_S6.4地震发生的关系,结合GNSS、水准观测成果和区域地质构造动力环境,进一步研究了区域重力场变化的时空分布特征及其机理.结果表明：（1）测区内重力场异常变化与祁连山断裂带在空间上关系密切,反映沿祁连山断裂带（段）在2011-2015年期间发生了引起地表重力变化效应的构造活动或变形.（2）门源M_S6.4地震前,测区内先出现了较大空间范围的区域性重力异常,到临近发震前显示出相对闭锁的现象,且围绕震中区周围出现四象限分布特征的局部重力变化,地震发生在重力反向变化过程中,并出现显著的四象限分布特征的重力异常变化,其中,青海门源与甘肃天祝一带重力差异变化达100×10^-8m·s^-2以上.（3）区域重力场动态演化大体反映了青藏高原东北缘物质北东流的动态效应,门源震中附近区域地壳受挤压变形显著、面压缩率和重力剧烈变化的特征最为显著.（4）重力场的空间分布及其随时间变化与地壳垂直与水平运动及地质构造活动等观测结果有一定的对应关系,强震易发生在重力变化四象限分布中心地带或正、负异常区过渡的高梯度带上.     

Field of vertical crustal deformation in North China and the feature of its dynamic evolution

ＦｉｅｌｄｏｆｖｅｒｔｉｃａｌｃｒｕｓｔａｌｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎｉｎＮｏｒｔｈＣｈｉｎａａｎｄｔｈｅｆｅａｔｕｒｅｏｆｉｔｓｄｙｎａｍｉｃｅｖｏｌｕｔｉｏｎ王若柏，洪汉净，许忠淮，耿世昌，孙东平，韩月萍Ｒｕｏ－ＢａｉＷＡＮＧ；Ｈａｎ－ＪｉｎｇＨＯＮ...     

华北地区地壳垂直形变散度场及其演化特征

推导出了用傅里叶级数表示的地壳垂直形变散度场的计算公式，对华北地区三十多年的精密不准测量资料进行了计算，绘制了各时间段的散度等值线图，并以该区地震活动的散度场背影进行了分析研究，初步得到如下几点认识：（１）散度图象中的正源区和负源区是成对出现的，散度密集带分布在正源区和负源区之间，零散度图象中的正的区和和负源区之间。（２）散度密集带和华北地区断裂构造带在分布上呈一致性，表现在大多数散密度密集带和     

地变率指标与华北地震区划

该文讨论地变率指标的概念。它是指在由发震构造引起的垂直运动为主的地表形变场中,水平方向上单位距离内垂向速率变化的物理量。笔者以华北地震区划为例,认为它可作为预测未来震情的一种有效的定量依     

西-海-固地区垂直形变分析及地震趋势研究

通过对西（吉）-海（原）-固（原）地区垂直形变场的演化分析表明:①90年代以来,垂直形变场升降差异运动减弱;②现今青藏亚板块对鄂尔多斯地块西南缘（西-海-固地区） 的 NE 方向挤压应力有所减弱,华北亚板块 SW 方向挤压应力有所加强;③鄂尔多斯块体周缘小震出现的活跃状态,可能是由于青藏亚板块挤压应力的减弱而造成鄂尔多斯块体水平挤压应力场的“失稳”,以及华北亚板块挤压应力相对增强的结果。