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.     

近周日自由摆动的VLBI观测

理论上证明,地球由于具有椭球核幔边界和存在液核、核幔之间的耦合将引起除 Chandler极移(CW)外的另一种自转运动的简正模.这一简正模在地球参考系中的周期接近于1恒星日,这就是所谓的近周日自由摆动(NDFW),从惯性参考系看,它表现为逆向的自由地核章动(RFCN),其理论周期约为460恒星日.人们曾想从天文光学观测资料中去检测它,但由于其振幅较小,天文光学观测的精度较低,因而一直难以证实.由 VLBI 观测可以察觉     

地球自转高频变化分析

在MERIT联测(地球自转监测和观测技术的相互比较)期间,国际射电干涉测量(IRIS)组织了为期三个月的VLBI加强观测,以测定每天的地球自转参数UT 1。观测是安排在与赤道的夹角仅为5°的美国Westford和联邦德国Wettzell的6000 km基线上进行,对测定UT 1是非常灵敏的。在1984年4月到6月的加强观测三个月期间内,共得到64天的观测结     

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     

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.     

关于极移的地震激发

1 极移的地震激发研究三维的地球自转变化可分为两个分量,即(1)一维的自转速率的变化,常以日长的变化来表示;(2)两维的地球自转轴指向的变化,亦即极移.在角动量守恒的前提下,地球内部地球物理过程会导致大尺度的物质运动造成“地球物理变化”,这包括固体地球及海洋的潮汐形变、大气波动、水圈的变化、洋流、地震的位错、冰川期后的回弹、地壳和地幔的移动以及地核的活动.本文论述的是极移与地震的关系.地震活动性与地球自转的相互作用,自从100多年前极移发现以来就可能已被注意到了.一方面,非均     

利用小波技术检测重力亚潮汐频段的特征信号

基于武汉国际重力基准站超导重力仪长度为5年的重力潮汐观测资料, 利用小波分析技术检测和研究了重力亚潮汐频段与地球内核平动振荡有关的特征信号. 对观测信号扣除合成潮和气压效应 后得到的重力残差实施分析, 结果表明在4~6 h频段上存在着nGal量级的重力振荡信号. 但发现这种振荡信号的频率和振幅具有随时间变化的特征, 分析表明这些信号可能被某种小幅度的非连续源激发所致.     

对Zhu-Groten VLBI时间延迟模型的修正

一、前言 韩春好建立了与Zhu-Grotenu相异的VLBI时间延迟模型,并指出后者可能存在笔误。鉴于Zhu-Groten模型已被国际地球自转服务(IERS)推荐为标准模型之一,且已被有的VLBI数据处理软件引用。本文对该模型进行了重新推证,修正了原模型及其推证过程中存在的笔误,得到了与韩春好等价的VLBI时间延迟模型。我们建议在计算中采用韩的模型(列在本文附录中)或本文所推证的模型。     

地球自转速率变化的实时快速预报

地球自转速率变化的实时快速预报具有重要的科学意义和实际应用价值. 然而由于地球自转速率复杂变化(或日长变化)的时变特性, 传统的线性时间序列分析方法往往难以取得良好的预报效果. 采用非线性的人工神经网络技术预报日长变化, 网络的拓扑结构由最小均方误差法确定. 考虑到日长变化与大气环流运动间的密切联系, 在神经网络预报模型中首次引入轴向大气角动量的实时预报值, 进行日长变化1~5 d的实时快速预报. 结果表明, 联合日长变化序列和大气角动量预报序列的神经网络模型, 比起单独采用日长变化资料的模型, 预报精度得到显著的提高.     

地球自转速率的年际变化与El Nio事件

分析了地球自转速率、大气角动量、太阳黑子相对数的年际变化及赤道太平洋海面温度变化与El Ni(?)o事件的关系.结果表明,地球自转速率的年际变化对大气角动量的年际变化及El Ni(?)o事件的孕育有较快的响应,当地球自转的年际变化由快向慢转变,即日长值中的年际变化分量由负极大逐渐增加为正值并持续增加,在约半年或稍多时间后,El Ni(?)o事件将显现出来.依得到的规律和对地球自转速率年际变化的分析,预测约在2001年底将可能出现El　Ni(?)o事件,同时结果还表明太阳活动对ElNi(?)o事件的出现可能有一定的影响.     

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.     

基于国际超导重力仪观测资料检测地球固态内核的平动振荡

基于全球分布的14个台站GWR超导重力仪21个高精度潮汐重力观测系列(约86年), 检测了地球固态内核平动振荡现象. 将观测数据分成G-Ⅰ组(8个较长观测系列)和G-Ⅱ组(13个较短观测系列). 首先对各台站每分钟原始观测数据实施仔细修正, 消除由地震和电脉冲等导致的错误数据和大气变化等干扰影响, 再扣除理论潮汐重力信号获得观测残差. 然后分别对各残差系列做Fourier谱分析, 最后基于多台站资料迭积技术, 求得亚潮汐频段上的积谱密度估计. 在进一步消去剩余气压效应后, 检测到8个公共谱峰. 计算了这些谱峰的本征周期、品质因子和共振强度. 数值结果说明其中3个公共谱峰的本征周期与Smith理论值间的最大差异小于1.0%, 这种一致性说明了利用高精度地表重力观测可检测到固态内核的动力学现象. 还检验了数值计算的可靠性, 对地球自转和椭率可能导致的谱峰分裂现象进行了简要的探讨.     

地球自转运动与大气、海洋活动

地球自转运动（自转速率变化和地极运动）表征着地球的整体运动状态以及固体地球与大气和海洋各种时空尺度上的相互作用过程,它们在维持总角动量守恒的条件下,,构成了复杂的地球动力学系统,近代空间大地测量技术的应用和发展大大促进了地球自转与大气和海洋活动相互作用的研究。着重综述地球自转运动与大气和海洋活动以及热带海气相互作用方面的研究进展,并展望未来理论研究的课题和方法。     

中层大气臭氧的地面毫米波观测

近年来极区臭氧空洞的发现迫使人们去探测大气臭氧长期的变化趋势。已经使用许多实验技术来测量臭氧的总含量或垂直分布,对中层大气臭氧的地面毫米波观测则是射电天文学成就的延伸。该方法可以提供差不多全天候24h的连续观测数据,可以分析几分钟、几小时以至几年时间尺度内的变化。这里所提出的是在名古屋用地面毫米波观测技术所得到的中层大气臭氧的周日变化与垂直分布的初步结果。     

地球自转速率的年际变化与El Niño事件

分析了地球自转速率、大气角动量、太阳黑子相对数的年际变化及赤道太平洋海面温度变化与El Ni～↑no事件的关系。结果表明,地球自转速率的年际变化对大气角动量的年际变化及El Ni～↑no事件的孕育有较快的响应,当地球自转的年际变化由快向慢转变,即日长值中的年际变化分量由负极大逐渐增加为正值并持续增加,在约半年或稍多时间后,El Ni～↑no事件将显现出来,依得到的规律和对地球自转速率年际变化的分析,预测约在2001年底将可能出现El Ni～↑no事件,同时结果还表明太阳活动对El Ni～↑no事件的出现可能有一定的影响。     

由中国古代日食时刻记录得到的地球自转变化

在利用古代天文观测记载从事地球自转速率变化的研究中,古代天象(如日食、月食和月掩星等)的纪时观测与记录是可用资料的重要组成部分,可靠的记录含有极为有价值的地球自转变化信息,特别是来自古代天文学和计时技术较为发达的国家和地区的记载.中国是一个文明古国,不仅由于历代皇帝视某些天象与朝代兴衰有关,更由于颁历与占星学的需要,因此对日月食观测极为重视,观测和记载的历史悠久.中国古代的计时技术具有较高的水平,且纪时观测多为历代的专业天文史官所为,因而观测和记载资     

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     

地极运动与北大西洋涛动

地球瞬时自转轴相对于地球表面或历元平极的运动,简称极移.极移的主要特征是周年极移和Chandler极移.80年代以来,随着资料积累和观测精度的提高,人们开始从局限于周年和Chandler极移的研究扩展到对亚季节性、年际乃至几十年时间尺度极移的探讨.北大西洋涛动是英国气象学家Walker确定的全球三大气象涛动之一,其基本特征为:副热带反气旋带至冰岛附近副极区近南北方向、年际时间尺度上的气压振荡.根据固体地球-海洋-大气系统的总角动量守恒定律,大气、海洋的运动和质量再分布必然伴随着地球自转的变化.所以,本文将研究北大西洋涛动对年际时间尺度上地极运动激发的可能性.     

我国未来在轨监测火星沙尘暴的设想和方案

<正>火星是地球的近邻,它的自转周期(约为24.6 h)及自转倾角(约为25°)都与地球的接近.火星公转周期为687 d,有稀薄的大气(主要成分为CO2),有四季交替的气候变化,表面温度(夏天)最高时可达20°C.火星两极被冰(干冰和水冰的混合物)所覆盖,并有着消融和冰冻的季节周期变化.火星表面布满河道、峡谷、沟壑、冲积平原等地貌特征.在太阳系行星系统中,火星的气候环境最为接近地球.研究表明,至少在30多亿年前,火星可能是一颗具有全球磁场、丰富液态水、     

内核平动三重谱线的实验探测

固态内核的平动振荡是地球基本简正模之一, 又称为Slichter模, 由于地球的自转和椭率, 该简正模将会出现谱峰分裂现象, 产生三重谱线. 根据Slichter模的谱峰分裂特征, 采用全球地球动力学计划观测网中全球分布的6台超导重力仪(SG)的同步、长期、连续观测资料的积谱探测Slichter三重谱线存在的可能性. 分析结果表明, 在Slichter三重谱线可能出现的亚潮汐频段(0.162~0.285 cph), 6台SG观测平均噪音水平为0.0158 nm/s², 可观测到全球谐信号的振幅为0.0152 nm/s2; 说明如果Slichter模存在, 就有可能被全球SG识别. 在全球SG观测中发现了周期分别为5.310, 4.995和4.344 h的一组全球谐信号, 恰好符合Slichter模的谱峰分裂特征, 意味着这组信号有可能来自于内核的平动振荡, 由此可以推断内外核边界的密度差介于PREM和1066A地球模型提供的相应数值之间.