武汉基准台超导重力仪重力潮汐观测结果

本文采用重力残差信号对武汉基准台超导重力仪的原始观测数据（２０秒采样）作预处理，将原始观测信号分解成重力潮汐和残差两部分，在残差信号中消除一些已知的干扰因素的影响。利用ＥＴＥＲＮＡ软件作调和分析，两主波（Ｏ１和Ｍ２）的重力潮汐参数（振幅因子和相位滞后）为：Ｏ１：１．１７８８±０．０００６，－０．５９７５°±０．０２８°；Ｍ２：１．１７１３±０．０００２，－０．５８７３°±０．００８°经海潮改正以后，Ｏ１和Ｍ２波的潮汐参数与Ｗａｈｒ－Ｄｅｈａｎｔ潮汐模型值相比，振幅因子的偏差优于０．１％。     

利用自回归模型检测地球极移重力效应

同时采用4个台站的国际超导重力仪长期连续重力观测资料和国际地球自转服务中心提供的同步地球自转参数，研究了极移引起的地球重力场变化特征。利用自回归模型估计了各序列的功率谱密度和积谱密度，结果表明极移导致的重力效应的主要能量集中在Chandler摆动和周年项附近，叠积后实际重力观测与极移重力信号理论值之间的差异分别为0．4％和3．9％，说明超导重力仪可有效监测极移导致的重力变化。     

基于神经网络方法获得最优化月球内部结构模型

由于观测手段有限,目前对月球内部结构的认识还存在很大的不确定性,至今仍没有一个被广泛认可的内部结构模型,且现有对月球内部结构模型的研究几乎很少关注观测值对观测精度的影响.本研究采用混合密度神经网络方法得到了月球内部结构模型的后验概率密度分布,获得了平均月球内部结构模型(Mean模型)、最大后验概率对应的月球内部结构模型(MAP模型)以及满足1-σ准则的月球内部结构模型(1-σ模型),其中MAP模型即为本文给出的最优化月球内部结构模型.此外,研究结果表明月球低速区S波波速低于月幔S波波速,因此本文结果支持月幔底部存在一个低速区的观点.不同观测值观测精度对模型影响的研究结果表明,勒夫数k₂存在一个约为0.0220的下边界,且其观测精度对月球内部结构模型的影响显著大于平均密度和平均转动惯量.

     

深内部地球结构对内核平动振荡本征周期的影响

地球固态内核的平动振荡是地球的基本简正模之一,又称Slichter模,其本征周期大约为几个小时,与地球内部结构密切相关.为了研究影响内核平动振荡的本征周期与内部结构的依赖关系,本文利用球对称、非自转、弹性和各向同性地球模型（SNREI）,通过自由振荡运动方程的数值积分,以地球模型PREM为基础,理论上系统研究了地球内部介质（包括密度、地震波速等）分布异常对Slichter模本征周期的影响.数值结果表明,Slichter模周期随着内外核边界（ICB）密度差的增加以类似于双曲线的特征显著减小,当ICB密度差从597 kg·m-3减小到200 kg·m-3时,周期增大66.44%,当ICB密度差从597 kg·m-3增大到1000 kg·m-3时,周期减小21.48%;Slichter模周期随着核幔边界（CMB）密度差的增大而缓慢增大;相对于PREM,地球模型1066A在ICB和CMB的密度差分别相差45.321%和1.132%,内部地震波速度和密度梯度也存在差异,但是,当密度差减小到1066A模型提供的数值时,得到的Slichter模周期与基于1066A获得的结果（4.599 h）非常接近,差异分别只有3.762%和0.037%;表明Slichter模本征周期与地球内部介质的精细结构关系不大,而对ICB的密度差非常敏感.内、外核P波波速分布异常对Slichter模周期的影响基本相当,当内核和外核P波波速均增加5%时,Slichter周期分别减小1.02%和1.69%,P波波速分别减小5%时,Slichter模周期分别增加1.27%和1.847%,内核S波波速分布异常比P波波速分布异常对Slichter模周期的影响小1个量级;与地核相比,地幔中的地震波速异常对Slichter模本征周期的影响小1~2个量级;表明地核中地震波速异常对Slichter模周期的影响很小,目前有关Slichter模周期理论计算的差异主要来自于所采用的地球模型中内核边界的密度差的差异,本文结果可以为Slichter模的研究、探测及其对地球深内部结构的约束提供理论依据.     

利用国际超导重力仪观测资料研究地球自由核章动

采用不同区域分布的6台国际超导重力仪高精度重力潮汐观测资料的迭积, 有效地消除了大气、海洋和台站周围环境因素引起的参数拟合的区域性系统偏差, 精密确定了地球自由核章动(FCN)的共振参数. FCN的本征周期为429.0 d1), 与以前的同类研究结果相吻合, 和理论模拟结果相比则偏小约30 d, 证实了液核的真实动力学椭率比流体静力平衡假设下动力学椭率大约5%的结论. 品质因子为9543, 与早期利用固体潮观测资料获得的相应结果相比, 更接近于利用VLBI观测资料得到的结果. 所测定的复共振强度为(-6.10×10-4, -0.01×10-4)°/h, 基本反映了非弹性地幔的形变特征.     

gPhone重力仪的面波频段响应实测研究

以中国大陆构造环境监测网络昆明台和恩施台gPhone相对重力仪连续重力潮汐观测数据为基础,研究了gPhone重力仪在1 mHz以上频段的高频响应。从瑞利面波角度获得gPhone重力仪的高频响应,并且通过与同址观测的STS-1地震仪LHZ分量数据进行对比,验证了gPhone重力仪高频观测结果的可靠性。对比从gPhone重力仪和STS-1地震仪观测数据中提取到的面波波形和群速度频散曲线,发现昆明台两类仪器观测到面波信号的振幅和相位都较为一致,而恩施台仅振幅较为一致,相位上存在较明显差异,gPhone重力仪记录的面波信号在各频段存在不同的时间延迟。用两类仪器观测数据获得了大地震激发的自由振荡,结果表明两类仪器观测到的基频球型模态自由振荡的频率和振幅都吻合较好,进一步验证了gPhone重力仪对高频频段信号振幅响应的可靠性。以上研究结果表明:利用gPhone重力仪能够准确地观测到大地震激发的面波和自由振荡等高频信号的振幅,但在记录信号的相位信息时,有些仪器会有相位偏移产生,如果研究中需要考虑信号的相位,则必须获得仪器相位偏移量,再进行仪器相位校正。     

SNREI地球形变理论模拟研究进展

获取固体地球在内外力驱动下的形变特征是认识地球内部结构和动力过程的关键,全球和区域形变的观测与研究是高精度时空基准建立和维持的重要内容之一。本文系统介绍了地球形变理论模拟研究的主要进展,重点介绍了大气、海洋、陆地水和热在地表的负荷效应,以及内部的地震位错产生的形变问题。内容涉及基本的地球(热)弹性变形的初边值理论,及其有效求解方法与计算过程中遇到的困难及解决方案。最后在弹性形变的基础上,结合现今观测精度不断提高和人类活动对环境影响的背景,展望了未来在地球形变理论上的发展需求与应用前景。     

海潮负荷对自由核章动参数拟合的影响

基于武汉基准台超导重力仪重力潮汐观测资料 ,利用根据不同海潮模型获得的负荷重力改正值对观测数据作海潮改正 ,拟合了地球自由核章动 ( FCN)共振参数。结果表明 FCN的本征周期为 435 .2恒星日 ,品质因子为 4730 ,复共振强度为 ( - 6.34× 1 0 - 4,- 0 .0 9× 1 0 - 4)°/h。不同的海潮模型对 FCN本征周期和共振强度实部计算结果的影响很小 ,差异分别不超过± 1 .6%和± 7.7% ,对品质因子 Q值和共振强度虚部拟合结果的影响非常显著。基于 Ori96全球海潮模型得到的重力改正值可以很好地解释武汉基准台周日重力潮汐观测残差。     

淮南深部地球物理实验场重力噪声水平初步分析

利用淮南深部地球物理实验场地下848 m巷道内的Burris弹簧重力仪和地表LCR-ET20弹簧重力仪同期连续重力潮汐观测资料,对实验场地表和地下重力噪声水平进行了初步分析.分析结果表明在频率小于1.70 mHz(对应周期约为9.8 min)时,地下重力噪声水平都要比地表低;特别是在重力仪敏感的信号频段(周期大于3h的信号频段),地下848 m巷道内的重力噪声水平要比地表低约2个数量级,充分验证了实验场地下观测环境具有低重力噪声水平的超静特点.实验结果证明淮南深部地球物理实验场地下848 m巷道可为深地多物理场观测提供超静观测环境,为检测微弱地球物理场信号提供绝佳观测条件.     

用超导重力仪的潮汐观测资料研究海潮模型

系统研究了潮汐观测资料中海潮模型的适应性问题,用基于数值离散褶积积分方法获得的海潮负荷对武昌超导重务仪观测资料作负荷改正。结果说明,海潮负荷改正后的重力场观测残差大大降低了,与理论潮汐参数模型相比,８个主要潮流的平均振幅因子由改正前的１．３８％降至０．１３％和０．２６％。