基于GRACE数据的格陵兰冰盖质量变化研究

基于GRACE得到的时变地球重力场数据反演了格陵兰冰盖2002～2011年期间的质量变化。结果表明:格陵兰冰盖2002～2011年的年消融总量为188±10km3/a,2002年以来冰盖整体的消融速率呈现出增加趋势;冰盖的消融区域主要集中在冰盖的东南部和西北部;自2008年以来,冰盖东南部的消融速率虽然有所放缓,但消融速率仍然维持在55±7km3/a;冰盖西北部的消融速率仍在增加,2008年以后达到了48±6km3/a。     

基于星载激光测高估计南极冰盖高程变化

利用NSIDC公布的ICESat运行期间的19个任务期的观测数据, 采用重复轨迹分析方法估计近年来南极冰盖高程的时空变化。结果表明,南极大陆冰盖整体上呈现消融趋势,基于不同的GIA模型和ICESat激光测高数据的南极大陆冰盖高程变化的趋势约为 -1.17~-1 cm/a。     

基于GRACE数据估计近年喜马拉雅冰川质量变化

基于CSR发布的GRACE时变重力场模型RL05数据,在频域上计算得到2002~2014年喜马拉雅山冰川质量变化。扣除GIA和水文模型影响后,喜马拉雅地区的冰川质量变化整体上呈现加速消融的趋势,消融速率约为-8.26±4.61 Gt/a,加速度约为-3.54±1.25 Gt/a2。     

卫星重力梯度测量在海洋科学中的应用分析

简述了卫星重力梯度测量技术的基本原理和GOCE数据特点;基于三个不同的重力场模型,采用不同阶次,联合卫星测高平均海面高模型分别推算出全球海面地形,并对结果作了比较分析;探讨了卫星重力梯度测量技术在海洋科学各相关领域的具体应用前景,指出卫星重力梯度测量技术的发展将为海洋科学发展带来巨大的变化。     

基于GRACE RL06数据监测和分析南极冰盖27个流域质量变化

本文基于CSR最新公布的GRACE RL06版本数据,采用Slepian空域反演法估算了南极冰盖27个流域的质量变化.Slepian空域反演法结合了Slepian空间谱集中法和空域反演法的技术优势,能够有效降低GRACE在小区域反演时信号出现的严重泄漏和衰减,进而精确获得南极冰盖在每个流域的质量变化.相对于GRACE RL05版本数据,RL06在条带误差的控制上要更加优化,获得的南极冰盖质量变化时间序列也更加平滑,但在趋势估算上差别并不明显（小于10 Gt/a）.本文的估算结果显示：在2002年4月至2016年8月期间,整个南极冰盖质量变化速率为-118.6±16.3 Gt/a,其中西南极为-142.4±10.5 Gt/a,南极半岛为-29.2±2.1 Gt/a,东南极则为52.9±8.6 Gt/a.南极冰盖损失最大的区域集中在西南极Amundsen Sea Embayment（流域20-23）,该地区质量变化速率为-203.5±4.1 Gt/a,其次为南极半岛（流域24-27）以及东南极Victoria-Wilkes Land（流域13-15）,质量变化速率分别为-29.2±2.1 Gt/a和-19.0±4.7 Gt/a,其中Amundsen Sea Embayment和南极半岛南部两个地区的冰排放呈现加速状态.南极冰盖质量显著增加的区域主要有西南极的Ellsworth Land（流域1）和Siple Coast（流域18和19）以及东南极的Coats-Queen Maud-Enderby Land（流域3-8）,三个地区质量变化速率分别为17.2±2.4 Gt/a、43.9±1.9 Gt/a和62.7±3.8 Gt/a,质量增加大多来自降雪累积,比如：Coats-Queen Maud-Enderby Land在2009年和2011年发生的大规模降雪事件,但也有来自冰川的增厚,如：Siple Coast地区Kamb冰流的持续加厚.此外,对GRACE估算的南极冰盖质量变化年际信号进行初步分析发现,GRACE年际信号与气候模型估算的冰盖表面质量平衡年际信号存在显著的线性相关关系,但与主要影响南极气候年际变化的气候事件之间却不存在线性相关关系,这说明南极冰盖质量变化的年际信号主要受冰盖表面质量平衡的支配,而气候事件对冰盖表面质量平衡的影响可能是复杂的非线性耦合过程.

     

基于GPS数据的破冰船锚泊状态识别与特征分析

极地海冰形态在风、流、浪等外界驱动力的作用下不断发生变化, 观测极地海冰底面形态特征并分析其变化规律, 有助于基于海冰粗糙度信息的冰厚遥感算法和海冰热动力学数值模拟参数化方案的优化, 对深入理解极地海冰特征对气候变化的响应有重要意义。首先, 基于机载电磁感应系统测得的南极威德尔海西北区域2006年冬季海冰底面起伏数据, 建立以龙骨切断深度为辨识参数的非线性统计优化模型, 从海冰底面形态中明确区分出局部起伏和龙骨; 然后, 利用统计方法分析龙骨形态参数, 并对龙骨深度和频次的相关性进行分析; 最后, 通过构造的新参数T分析龙骨深度与脊帆高度之间的相关性。结果表明, 威德尔海西北区域海冰的龙骨最优切断深度为3.8 m, 龙骨间距是影响强度的主要因素; 虽然不同类别海冰的变形程度差异显著, 但龙骨形状变化却并不明显; 龙骨深度与频次之间的对数相关关系能够很好地刻画龙骨的形态和分布特征; 新参数T与龙骨深度之间存在较强的线性相关关系, 相关系数为0.93。所提出的龙骨切断深度确定方法能够更精确地从海冰底面起伏中分离出龙骨, 为海冰表面和底面形态相关性研究以及利用海冰表面高度反演底面深度和冰厚提供进一步的理论参考依据。     

GOCE地球重力场模型在青藏地区的评价及分析

2009年GOCE卫星升空以后,卫星重力梯度数据参与解算的GOCE系列重力场模型已有多家研究机构相继公布。本文分别采用青藏地区的GPS/水准和重力异常实测数据对GOCE重力场模型进行了外部测试,并在重力异常验证过程中引入了一种新的滤波方法,验证结果表明在青藏地区GOCE重力场模型相比其它系列模型的优势在于中波段。同时,探讨了GOCE重力场模型与其他系列模型在青藏地区主要差异值的空间分布以及首次利用统计分析方法找出模型之间主要差异值的阶次分布,得出如下结论：模型之间的较大差异值在空间水平方向上主要分布在喜马拉雅山脉、天山等地形起伏较大的区域,在垂直方向上主要集中在岩石圈。     

利用卫星重力梯度恢复局部地球重力场的研究进展

简述了SGG数据恢复局部重力场的理论本质以及卫星重力梯度边值问题;详细介绍了当前国内外利用SGG进行局部重力场求解的研究进展,并将已有的求解方法总结归纳为三类：模型法、计算法和组合法,同时对各种方法的概念和研究现状作了详细介绍;最后总结了SGG数据求解局部重力场的发展前景和思考建议。     

中国西部区域GRACE卫星重力变化

针对研究中国西部长期重力变化的问题,该文利用GRACE月重力场模型,基于Slepian变换构建中国西部区域局部重力场,并采用GIA和GLDAS等模型扣除相应误差,通过时间序列分析方法得到该区域2003—2013年卫星重力变化。结果表明,东天山呈现负重力变化,可能由区域冰川消融引起的;西天山的正重力变化,应与冰川小幅增加和构造运动引起的壳幔物质积累有关;青藏高原内陆正重力变化可能由区域地壳抬升、粘弹性地壳的构造应变以及壳幔物质的质量迁移与积累引起;青藏高原边界区域的负重力变化,应与冰川加速消融以及地下水抽取有关。Slepian方法较好地克服了滤波平滑处理带来的重力变化信号压制及细节平滑,可为中国西部的地壳运动、地震活动和气候变化等研究提供数据支撑。     

利用重力卫星GRACE监测亚马逊流域2002-2010年的陆地水变化

基于2003～2012年的GRACE卫星重力资料,采用最小二乘拟合的方法,构建了时变重力场统一模型IGG-TVG2013。该模型以球谐系数的形式表达,在考虑趋势项和周期项等经验参数的基础上,还考虑了加速度项和潮汐模型误差、大地震等因素的影响。将IGG-TVG2013模型与GRACE资料进行了比较分析,在全球92%以上的区域二者符合精度优于±1 ugal;利用该模型外推预测了2013年1～6月的重力场变化,结果与GRACE实测数据符合较好。这表明IGG-TVG2013模型不但能较好地描述重力场的连续时空变化,而且具有一定的短期预测能力。