GPS,OBP和GRACE估计地球动力学扁率变化及其地球物理激发

行星地球是一个旋转的扁椭球体,其动力学扁率(即J2)变化主要由地球系统物质流动和各圈层相互作用引起.目前国际上地球动力学扁率测定主要用卫星激光测距(SLR)资料得到,然而SLR地面观测台站少,南北半球分布不均,且不是连续观测,以及受动力学模型和常数等影响.尽管新一代重力卫星(GRACE)观测大大提高了地球重力场球谐系数低阶项一两个数量级,但对二阶项C20不敏感.本文利用全球连续GPS观测得到的地表负荷位移估计地球动力学扁率J2,并联合GPS与海底气压(OBP)以及OBP和GRACE资料分别估计地球动力学扁率J2,比较和分析地球动力学扁率多尺度变化特征及其机理.结果发现GPS单独估计结果振幅偏小,GPS+OBP,GPS+OBP+GRACE和GRACE估计J2周年变化与SLR结果非常接近.而J2半周年变化,GRACE估计相对较差,主要由于GRACE资料处理没有很好扣除约161天的S2潮汐影响.另外,GPS+OBP和GPS+OBP+GRACE估计J2季节内和年季变化与SLR结果较一致,而GRACE和GPS单独估计结果与SLR结果偏差较大.并进一步利用地球物理模型资料研究对J2变化的贡献,结果表明,地球动力学扁率J2季节性、季节内和年季变化主要由大气、海洋和陆地水地表流体质量重新分布和迁移激发.     

VLBI观测得到的极移序列分析

对1979年8月~1998年底全球2 893次天测与测地VLBI实验进行了综合归算, 得到了722颗河外射电源在J2000.0的坐标、128台站在J1997.0的坐标和运动速度以及约20 a的地球定向参数序列. 对归算得到的极移序列的分析表明: (1) 在VLBI观测时段内, 极移序列中没有发现Markowitz项. (2) 周年项和Chandler项均存在幅值随时间变化现象, 前者的相对变化更为显著. (3)小波分析结果表明, 极移序列中各频率信号均具有振幅随时间变化的特性, 当采用最小二乘法将某频率信号从极移序列中扣除时, 其隐含假设为信号幅值稳定, 这与VLBI观测结果不一致. (4) 采用滤波方法得到的长期极移速率为(2.74±0.01) mas/a, 方向为西经(83.9±0.3)°. 与光学资料或光学和空间测地综合资料分析结果相比, 确定的地极长期漂移速率偏小, 方向偏西.     

监测地球生态环境的“地神号”空间卫星

１９９９年１２月１８日升空的“地神号”新型卫星正在地球上空７０５公里的空间轨道上运行，对地球广阔区域进行密切监测。从影响气候的云层、植被到阳光和气温乃至森林火灾和冰层覆盖情况都在它的视野之内，美国航空航天局（ＮＡＳＡ）的卫星观测计划将引导科学家密切关注地球，以期更好地预测其未来的诸多变化趋势──这一重大责任要求卫星具有前所未有的观察能力，人类活动正在加剧全球变化速度并且在一定程度上已经达到地质力量波及的影响范围。 我们需要长期进行全球多种测量以便利用这些准确信息组合成计算机模拟图像，进而使我们有…     

用卫星数据确定固体潮相位滞后

由固体潮,海潮和大气潮产生的地球引力场变化可以从卫星轨道摄动中求解。利用近１０年的卫星跟踪数据求解出地球引力消汐变化,结合由Ｔｏｐｅｘ／Ｐｏｓｅｉｄｏｎ卫星高得出的海潮模型。     

太阳诱导地球大气奇特“呼吸”

卫星观测最新资料显示,地球大气会有节奏地扩张和收缩,9天为一个周期。美国科学家近日表示,地球大气的这种奇特"呼吸"与太阳磁场的变化规律一致,而太阳磁场变化的周期为27天。从配图上可以     

风云四号辐射成像仪及其数据在卫星气象中的应用

人类社会的发展与气象观测密不可分,通过气象卫星观测气象是气象预报的重要手段。气象卫星主要分为极轨气象卫星和静止气象卫星两类。辐射成像仪一般是各类气象卫星的核心载荷,用于获取目标不同光谱波段的辐射数据。卫星气象是指对气象卫星获取的辐射数据进行分析处理,利用分析结果进行气象和气候预报。本文重点介绍了中国最新研制发射的第二代地球静止气象卫星--风云四号辐射成像仪的性能和技术特点,并介绍了辐射成像仪数据产品在卫星气象中的应用。     

利用TOPEX卫星测高技术监测1997年度El Nino过程

Ｅｌ Ｎｉｎｏ事件期间,全球的海洋和大气都会出现大范围的异常变化,１９９７年初开始了一次强Ｅｌ Ｎｉｎｏ事件,利用ＴＯＰＥＸ卫星的高精度海洋测高数据可以观测到这次Ｅｌ Ｎｉｎｏ期间海面高度的变化,并为研究Ｅｌ Ｎｉｎｏ的形成和发展机制以及对全球气候影响提供参考。     

激光地球动力学卫星

1992年10月23日,美国航天飞机在太空发射了一颗鲜为人知的测地卫星,名叫激光地球动力学卫星。其实,它是人类发射的第2颗同类卫星,1976年5月4日美国曾发射过一颗激光地球动力学卫星。 测地英豪 测地卫星是专门用于大地测量的人造地球卫星,可测定地面点位坐标、地球形体和地球引力场参数,属卫星测地系统的空间部分,可作为地面观测设备的视测目标或定位基准。其他类型的卫星也能用于测地研究,如GPS,但精确性不够,而测地卫星有明显的专长:①提供了在全球范围内进行大地联测的全球统一地心坐标系;②卫星轨道运动     

GPS卫星姿态异常及其对精密单点定位估值的影响

当GPS卫星运行至与太阳和地球近似共线时,将经历姿态异常:期间星固系X轴不再保持对日(BLOCKII/IIA卫星)或背日(BLOCKIIR卫星)指向.该异常对于各IGS分析中心生成精密钟差产品和用户实施精密单点定位(PPP)均具有不可忽略的影响.研究表明,各中心在利用姿态异常时期的GPS数据生成钟差产品时,所采用的策略差异可导致IGS联合钟差产品存在问题;而对于PPP用户而言,除钟差问题影响外,卫星姿态异常致使利用标准星固系计算得到的相位缠绕、卫星相位中心偏差改正中存在超过1dm的误差,严重影响了PPP估值精度.介绍的航向姿态模型可有效改善卫星姿态异常时期PPP估值的可靠性.     

汶川地震卫星热红外亮温变化

应用不同于以前的卫星红外遥感资料处理方法, 并选用静止卫星红外遥感亮温资料, 对2008年汶川8.0级特大地震进行了再研究. 结果表明, 在大地震发生之前亮温变化存在明显的特征周期和振幅以及热异常分布区域. 这些红外异常特征易于识别和应用, 可作为一种识别地震热异常信息的判据. 同时对该热异常成因机理进行了探讨.     

地球自转速率变化的周期分析

地球自转速率的变化与地球内部结构、地球内外的引力场、电磁场和地月系的演化都有关系。由于涉及的领域很广,虽然经过一百多年来的研究,地球自转变化的规律和机制,还没有弄清楚。地球自转有长期变化、周年变化和半年变化,这已经得到公认,但其他的周期项,还研究得不多。近年来,利用原子时(AT)与世界时(uT)的比较,找到地球     

卫星遥感观测中国1996～2010年氮氧化物排放变化

利用卫星遥感观测的NO2浓度作为化石能源消耗和污染物排放的示踪,基于GOME和SCIAMACHY的NO2对流层柱浓度数据对1996～2010年间中国氮氧化物排放的时空格局变化进行了分析.结果表明,我国氮氧化物排放的区域性特征日益显著,呈明显的空间扩张态势,原有排放高值区的范围不断扩大,新的高值区不断出现,受人为源排放影响的范围在从东部向中西部扩张.1996～2010年间,华东、华北地区的人为源氮氧化物排放量增加了133%,而同期卫星观测到NO2浓度增长了184%.最近几年特大城市的氮氧化物排放增速在减缓,而中型城市的排放增速在加快,显示我国亟需对燃煤氮氧化物排放进行控制.     

卫星转发器的时延变化

使用转发式测距观测数据对地球静止轨道(Geostationary orbit,GEO)卫星进行精密定轨时,通常认为卫星转发器时延变化很小,可作为常数和卫星轨道一并求解.事实上这个假定有一定误差,影响了GEO卫星定轨精度.为了研究转发器时延对GEO卫星精密定轨精度的影响,本文对站间单差消除卫星转发器时延与非差常数解算转发器时延两种定轨方案进行了对比.结果发现,转发器时延变化对轨道的影响约为1~2 m.在此基础上,固定差分方法解算的轨道及相关参数,使用非差法反演瞬时转发器时延,结果表明转发器时延变化有明显的周日效应.转发器时延变化规律的发现,为建立GEO卫星定轨精确模型、进一步提高GEO卫星精密定轨以及轨道预报精度具有重要价值.     

天文观测已检测到2002年的弱El Niño事件

利用现代空间技术观测得到的日长变化(LOD)资料, 赤道太平洋海表水温异常变化和南方涛动指数资料, 经过带通滤波得到年际变化分量, 发现2002年的ENSO事件实际上已经发生, 日长年际变化也已经检测到这次ENSO事件. 对资料进行小波分析表明, 年际变化中4~6 a的变化分量与准2 a变化在相位上不同步, 表明2002年的ENSO事件不会是一次强事件.     

天文观测已检测到2002年的弱El Ni■o事件

利用现代空间技术观测得到的日长变化(LOD)资料,赤道太平洋海表水温异常变化和南方涛动指数资料,经过带通滤波得到年际变化分量,发现2002年的ENSO事件实际上已经发生,日长年际变化也已经检测到这次ENSO事件。对资料进行小波分析表明,年际变化中4～6a的变化分量与准2a变化在相位上不同步,表明2002年的ENSO事件不会是一次强事件。     

天文观测已检测到2002年的弱El Nino事件

利用现代空间技术观测得到的日长变化(LOD)资料,赤道太平洋海表水温异常变化和南方涛动指数资料,经过带通滤波得到年际变化分量,发现2002年的ENSO事件实际上已经发生,日长年际变化也已经检测到这次ENSO事件.对资料进行小波分析表明,年际变化中4～6a的变化分量与准2a变化在相位上不同步,表明2002年的ENSO事件不会是一次强事件.     

卫星热红外异常——临震前兆

地震前出现增温异常,早已被人们所察觉,不少人曾对其进行过研究。但采用台网定点观测的方法,只能得到局限于某些地点的定时温度资料,而得不到孕震范围的大面积的温度动态演变资料。利用卫星热红外辐射探测地面温度,则具有资料准确、覆盖面广、信息量大、能捕捉震前增温异常的时空动态变化等优点。但目前仅见苏联有过探讨卫星热红外异常与地震活动关系的文章。作者利用卫星热红外异常对1989年10月山西大同地震等进行了实际监测和试报,初步探索了利用该手段进行临震预报的思路和方法。     

高阶电离层延迟对GPS坐标时间序列的影响分析

基于高阶电离层延迟改正模型,确定了不同阶次电离层延迟对双频GPS载波信号的影响量,并根据国际地球自转与参考系统服务(international earth rotation and reference systems service,IERS)协议2010推荐的最新模型,对全球均匀分布的109个国际GNSS服务(international GNSS service,IGS)跟踪站1999~2003年的全球定位系统(global positioning system,GPS)数据重新进行了精密处理,量化了高阶电离层延迟对全球GPS坐标时间序列的贡献.研究结果表明,高阶电离层延迟改正会造成较大的测站速度变化,在赤道附近的测站垂直速度变化最大可达约1 mm a?1;能显著降低赤道附近测站垂直分量及亚洲南部测站南北分量的加权均方根(weighted root mean square,WRMS),最佳改善效果达10%(中国LHAS站南北分量);可有效减小IGS基准站各种不同周期信号的振幅;据此,提出高阶电离层延迟可能是造成中纬测站垂直周年、东西方向半周年及低纬测站垂直半周年运动的主要原因之一.     

海洋二号卫星SLR精密定轨

随着我国第一颗海洋动力环境卫星海洋二号(HY-2)的成功发射并正式投入使用,我国的海洋环境监测与海洋资源探测能力得到了进一步完善和提高.精密轨道跟踪和确定是海洋动力环境卫星的关键技术,也是有效利用包括雷达高度计在内的星载设备观测数据开展海洋科学研究的必备条件.本文介绍了我国首次HY-2卫星激光测距(SLR)国际联测的情况,采用动力学定轨方法,利用6个月的SLR实测数据进行了精密定轨,并通过内符合精度、与DORIS轨道的比较以及站星距检核等方法仔细分析了SLR定轨精度.处理结果表明,HY-2卫星SLR定轨的平均三维位置精度约为12.5cm,径向位置精度好于3cm.这项工作为SLR国际联测及精密定轨在我国对地观测卫星工程中的应用提供了成功范例.     

甚高能宇宙线与太阳活动

近半个世纪以来,特别是1957年国际地球年以来,不同大气层深度宇宙线中子记录器和μ子记录器世界范围网络的建立,以及后来新技术的发展和应用(包括许多卫星在高空长期对宇宙线的观测等购对太阳活动的研究作出了重要贡献。虽然这些观测能区较低,譬如卫星高度观测能量为几个MeV至几百MeV,地面台站也只到GeV至几十GeV,但是它们可积累较多的数据,能较多地获得太阳活动机制和作用图画。