南美SLR 监测的2010 年智利8.8 级大地震产生的地面位移

2010 年2 月27 日, 智利发生了8.8 级特大地震, 该地震使震中附近的地面产生了较大位移. 德国与智利合作的卫星激光测距系统SLR-7405 距震中仅约130 km, 其观测受到地震的影响. 中国科学院国家天文台与阿根廷合作的SLR-7406 系统距震中约600 km, 利用这两个SLR 站的观测资料并结合全球SLR 站的观测资料, 在ITRF2000 下解算了这两个SLR 站点的地心坐标, 发现两站的坐标都发生了不同程度的变化. SLR-7405 站整体向西南方向发生了较大移动, 在X, Y, Z 方向上的位移量分别约为3.11, 0.52 和0.49 m, SLR-7406站在3 个方向上的位移量分别约为0.02, 0.03 和0.02 m. 由SLR 这一独立的观测手段得到的结果可以为其他定位观测提供必要的外部检核.     

中国与阿根廷合作建立的SLR站在阿根廷成功运转

简要介绍了中国研制的高精度人造卫星激光测距系统(SLR)安装在阿根廷San Juan大学天文台开展SLR合作观测与研究的意义, 以及这个SLR系统的性能与该合作的进展状况. 中国与阿根廷合作在San Juan建立的这个SLR站对改善全球SLR的分布和卫星轨道的覆盖具有重要作用. 该仪器系统于2006年初在阿根廷San Juan大学天文台运行以来, 工作状态良好, 取得了丰富的、高精度的观测资料. 另外, 有关该合作的未来发展计划也在文中做了简单介绍.     

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.     

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.     

“是否存在有助于预报的地震前兆”的讨论

经过几十年地震预报探索实践,已发现了很多地震前兆异常,其中部分前兆还通过了优秀地震前兆标准的检验,并分析总结了前兆异常的群体特征.但用这些前兆异常,通过经验性统计方法进行地震预报成功率很低,其根本原因是地震孕育、发生的空间尺度较大,前兆异常的挑选较为困难;地震复发周期较长,已积累的震例资料不足于研究地震孕育发生的规律;地震的孕震环境复杂,与周边的动力、构造环境密切相关,不同地震之间前兆异常差异较大;前兆观测分布在地球表面,只是地下应力、应变的间接反映,所获取的异常与地震前兆关系有待深入研究.在目前情况下,下一次地震完全按统计得到的共性特征演化明显是不可能的.地震前兆观测应从单点观测向直接观测地下应力、应变场过渡,地震预报从经验性统计预报向基于地球物理场动态观测的物理预报过渡.     

上海、西安两SLR站地心坐标和基线长度的精密测定

目前全球激光测距网日臻完善,大部分台站的测距精度已达厘米级。国内的激光测距网正在形成。上海天文台和西安测绘研究所的SLR站,于1984年10月18日至26日实施了国内首次对Lageos卫星的联测,成功地取得了一批资料。我们将这些资料与同期的全球SLR网的资料,用复弧法联合解算,精密测定了上海、西安两SLR站的地心坐标和基线长度,取得了较理想的结果。这些结果可用来检核我国的天文大地网。由于在复弧法中可把地球自转参数与卫星轨道、测站坐标联合解算,这就大大减弱了地球自转参数的误差对测站坐标和基线长度精密测定的影响。     

综合多种观测技术精密确定海洋卫星ERS-2的轨道

利用ERS－2卫星测高的海洋学研究和InSAR测量都需要该卫星的精密轨道。综合利用SLR和PRARE数据来确定ERS－2的精密轨道，以发挥SLR技术观测精度高和PRARE技术数据覆盖广的优点。基于建立的软件系统SODS－VCE，计算了1997年的ERS－2轨道。从跟踪数据拟合程度、轨道弧段端点衔接程度及与独立轨道比较3个方面综合评估所得轨道的精度为：径向约5－6cm，满足海洋测高研究中轨道径向精度好于10cm的要求；法向好于20cm，可满足InSAR测量的需要。在综合定轨中，采用方差分量估计方法解决SLR，PRARE距离和PRARE Doppler3种观测数据的加权问题，结果表明，它可提高轨道的计算精度。     

GPS测定地球定向参数的高频分辨率

1992年6月到9月进行的全球定位系统(GPS)实验(亦称IGS’92战役),为检测GPS测定地球定向参数(EOP)的能力提供了机会.在此期间,其它空间大地测量技术如VLBI,SLR,LLR也进行了加强观测,其观测得到的综合序列称为IGS序列.另一方面,许多观测和研究认为,大气扰动是地球日长变化(LOD)中几天到几年时间尺度范围内变化的主要因素.近年的研究又表明,大气压力和风的扰动与高频极移变化的激发有很强的关系.本文的主要目的是,通过检测大气对EOP3个分量上激发作用,以比较和评估GPS和IGS观测的EOP资料序列在一个月时间尺度内的高频分辨率.     

全球定位系统(GPS)测定的印尼苏门达腊巨震的远场同震地表位移

以中国的连续GPS观测资料为基础, 结合其他全球GPS观测资料, 计算了2004年12月和2005年3月发生在苏门达腊岛9.3和8.7级巨大地震的同震位移场. 2004年地震的同震永久位移的影响范围达6000~7000 km, 并呈现波状起伏的特征. 2005年地震的同震位移主要局限在震中区附近, 可能只是2004年地震诱发的强余震.     

中国京津唐张地区时间上连续的重力变化与地震的孕育和发生

近１５年来，京津津唐张地区发生出十几个４－５级的地震，通过对北京白家蝉台观测到的时间连续着力变化变化资料的分析，伴随地震孕育和发生有关的重力变化基本图象已经呈现出来。     

全球定位系统测定的尼泊尔M_w7.8级地震同震位移

据尼泊尔境内的连续GPS观测资料显示,2015年4月25日的尼泊尔M_w7.8级地震造成尼泊尔向南移动,最大位移量达到了1.88 m.利用国家重大科技基础设施项目"中国大陆构造环境监测网络"、中国气象局中日合作JICA项目及加州理工学院在尼泊尔境内所建的连续GPS观测资料,分析了此次地震对中国大陆构造形变场的震时动态响应及同震影响.结果显示,地震造成中国西藏地区毫米至厘米级的同震水平位移,最大值在震中北东方向,震中距220 km的珠峰站,约为30 mm,波及范围远至1500 km之外的高原东北部的祁连山地区.1 Hz的高频GPS数据分析表明,震中距1200 km内的站点记录了弹性震波和永久变形的叠加和破裂方向效应等丰富信息.通过分析中国境内地震活动频度并对比2011年日本宫城地震发现,本次尼泊尔地震并未造成中国境内微震活动显著增加,同震过程对中国西藏部分地区、川滇地区及南北地震带断裂带的应力扰动和构造加载有限,与其震级相对较小有关.     

21世纪以来青藏高原大震前重力变化

青藏高原自21世纪以来连续发生了多次大震:2001年昆仑山口西8.1级、2008年新疆于田7.3级和四川汶川8.0级、2010年青海玉树7.1级、2013年四川芦山7.0级地震、2014年新疆于田7.3级和2017年四川九寨沟7.0级大震.这些地震前,中国地震局在青藏高原开展过多期流动重力观测,并观测到震中附近可靠的重力随时间的变化.本研究综合利用地面绝对重力、相对重力资料,通过对多种重力观测资料的整体处理分析,研究了青藏高原区域重力场变化及其与大震发生的关系.结果表明:(1)大震易发生在与构造活动块体边界有关联的重力变化正、负异常区过渡的高梯度带上,重力变化等值线的拐弯部位,构造活动块体边界是物质变迁和构造变形差异运动强烈的地带,易产生剧烈重力变化,积累应力应变而孕育地震.(2) 2001年昆仑山口西8.1级地震发生在重力变化高梯度带与东昆仑断裂带交汇附近, 2008年汶川Ms8.0和2013年芦山Ms7.0地震发生在龙门山断裂带的重力变化高梯度带上, 2008和2014年两次于田Ms7.3地震发生在与康西瓦断裂走向基本一致的重力变化高梯度带零值线及梯度带的拐弯部位,2010年玉树7.1级地震发生在重力变化高梯度带与甘孜-玉树断裂上, 2017年九寨沟7.0级地震发生在具有显著重力变化的塔藏断裂和岷江断裂构造活动断裂带附近.(3)重力资料对青藏高原2001年以来发生的7次大震均有较好反映,地震前震中区及其附近观测到明显的区域性重力异常及重力变化高梯度带,可能是地震孕育过程中观测到的重力前兆信息.根据重力资料显示的异常变化,对2008年于田Ms7.3和汶川Ms8.0、2013年芦山Ms7.0、2014年于田Ms7.3和2017年九寨沟Ms7.0地震均进行了较准确的中期预测,尤其是震中位置的判定.     

利用超导重力观测资料检测地球自由振荡

利用2001年6月武汉基准台超导重力仪对秘鲁7.9Ms地震的观测资料进行了分段多项式重力潮汐拟合，气压改正和超导重力观测噪声谱分析，检测到0S0-0S32的全部基频振型，并观测到0S2和0S3的谱线分裂，结果与HB1模型符合得很好。     

中国大陆现今地壳运动速度场的最新观测结果

“中国地壳运动观测网络”是国家“九五”期间投资建设的一项重大科学工程,其中GPS观测由27个连续观测的基准站、55个年复测的基本站和近1000个不定期复测的区域站组成[1,2].自1998年该网络开始观测以来,基准站一直连续观测,基本站已观测7期,区域站于1999,2001和2004年观测了3期.中国大陆地域广阔,地质构造复杂,地震活动强烈,故GPS观测点密度越高越能准确地反映中国大陆现今地壳运动的总貌和细部特征,因此,目前区域站的观测数据是刻画现今地壳运动速度场之关键所在.据1999和2001年两期GPS观测,前人已给出过中国大陆速度场的初步结果[3~5…     

渤海1958年和2000年夏季温盐场及环流结构的比较

渤海沿岸葫芦岛、秦皇岛、塘沽及渤海海峡北部北隍城4个海洋站35年(1961~1996)盐度观测资料显示上述4站的盐度分别升高了1.1, 1.6, 1.9和0.4. 盐度观测资料还显示, 过去35年中, 渤海至少发生了5次较大盐度变化过程. 比较1958年8月和2000年8月渤海大面观测资料, 渤海的盐度分布结构也发生了较显著的变化. 1958年8月老黄河口外海表层的低盐区已由高盐区替代, 盐度变化最大值达10.0以上, 且2000年8月从表层到底层盐度量值及分布结构基本一致. 比较两年全渤海的盐度可知, 渤海大部分海区盐度升高了2.0以上. 渤海温盐度场结构的变化导致了渤海环流变化. 数值模拟研究结果显示, 2000年8月渤海环流和1958年同期环流相比其结构发生了大的变化. 环流变化最显著区是渤海湾、莱州湾及其邻近的渤海中部海区. 1958年夏季存在的渤海湾外侧的顺时针流环和莱州湾外侧的逆时针流环在2000年夏季已消失, 渤海湾逆时针流环位置明显外移, 莱州湾内流动方向发生了180°的转向. 与渤海环流变化相应, 渤海和黄海的水交换量也随之发生了变化, 2000年8月较1958年8月渤海与黄海的月平均水交换量减少了0.7×10⁴ m³/s.     

火箭弹下投探测台风气象参数新技术及初步试验

与飞机探测台风的技术路线不同,中国气象局上海台风研究所联合中国航天科工集团第四研究院,历时3年完成了一种基于火箭弹的台风下投探测新技术的设计和研制.2015年10月3日23时00分(北京时),首枚台风探测试验火箭弹在海南省万宁市试射成功,6 min内即将携带的多枚下投式探空仪"精准"送入200 km之外的强台风"彩虹"内核区域.与车载GPS探空等资料的初步比对分析表明,实时传回的火箭弹下投探测资料质量可靠.试验的成功,为快速而精准地获取台风内部(不同区域、同时刻)精细结构特征提供了有效的直接观测手段,也为实现基于预报的台风目标敏感性观测提供了新途径.     

利用1983年7月—1985年8月期间的激光测月资料测定地球自转参数

在国际地球自转联测期间,美国McDonMd天文台用76cm的激光测月系统(MLRS)代替了2.7m望远镜上的测月系统,因此所获得的观测数据不多.为此国际地球自转联测工作组又在1985年5—7月期间组织了一次VLBI,SLR,和LLR三种新技术的加强观测,以便相互     

全球定位系统测定的2011 年日本宫城MW 9.0 级地震远场同震位移

据覆盖日本全境的GEONET 网络GPS 观测资料显示, 2011 年3 月11 日的日本宫城M_W9.0 级地震造成日本半岛向东移动, 最大达到了5.3 m. 利用国家重大科技基础设施项目“中国大陆构造环境监测网络”的GPS 观测资料, 分析此次地震对中国大陆构造形变场的同震影响,结果显示, 地震造成我国东北和华北地区产生毫米至厘米级的同震水平位移, 最大值为35 mm.通过应变分析发现, 地震导致东北和华北地区一系列北北东走向的断裂产生了不同程度的张性应变. 虽然在东北地区张性应变相对比较明显, 最大处约为40 nano-strain, 但对断裂带的静态库仑应力加载有限, 不会对区域地震活动产生大的影响.     

2015年智利8.3级地震构造背景及对俯冲带地震的启示

2015年发生在智利Coquimbo的M_w8.3级地震是一个典型的俯冲带地震,其大小、破裂滑移分布与利用震间期GPS观测得到的智利南部俯冲带闭锁模型一致.利用反投影方法得到的破裂过程初步解显示,这次地震的破裂由震中(约25 km深)向浅部传播,并且这次地震破裂的能量辐射与频率明显相关,与2010年发生在Coquimbo地震破裂南部约50 km的M_w8.8级地震的观测结果一致,表明这部分俯冲带的断层性质随深度存在着系统变化.这次2015年8.3级地震的震前及同震观测资料将对地震破裂动力学的数值模拟提供一个难得的模型约束信息.     

定量评估气候变化影响经济产出的方法

将经济-气候模型(C-D-C), 推广成一个预测“气候变化影响量”的方法, 可以对未来气候变化对经济产出的影响给予定量的评估. 为了对该定量评估方法的可行性进行验证, 提出了一个从实际资料中提取实际的“气候变化影响量”的办法来进行历史回报检验. 用中国8 个农业区域1980~2000 年的不同粮食作物资料和粮食总量资料以及中国160 站点的1980~2000 年气象资料对该经济模型方法进行了历史回报检验, 结果表明该方法具有一定合理性、可靠性和较好的运用效果, 并得出了一些有意义的结论. 本文将经济学的成果引入全球气候变化研究, 希望能为进一步开展该领域研究提供参考.