冰后回弹对南极地区冰盖质量变化影响的研究

全球海平面变化关系着人类的生存和发展,一直以来就是科学界重点关注的问题;而南极地区存储的冰是影响海平面变化最主要的因素。主要详细地阐述了冰后回弹的基本理论,以及利用GRACE重力数据计算冰后回弹的基本理论;并推导了相关的计算公式。最后,利用GRACE月重力场数据对冰后回弹和南极地区质量变化进行了试算。实验结果表明：南极地区冰后回弹效应范围为-0.987-20.3 mm/a;其中在极点附近的冰后回弹效应较强。

利用黏弹性有限元模型研究挪威北海北部地区末次冰期以来的冰后回弹和应力演化

挪威北海北部在末次冰期存在较大范围的冰盖,其冰盖的加载和卸载会对地表变形和内部应力调整产生重要影响.本文基于Maxwell黏弹性本构关系,根据初应力法自主开发了一套Maxwell黏弹性体有限元程序,它可以考虑重力和构造加载、地球介质弹性的纵向和横向不均匀性以及黏性的分层性,可以计算冰川载荷变化引起的地球表面变形及内部应力状态的变化.利用它研究了挪威北海北部1.1 Ma以来的冰川载荷变化、特别是两万多年以来冰盖的消退引起的地表冰后回弹.结果表明,自2万年以来,冰后回弹效应在冰盖载荷变化的不同阶段呈现明显的时空变化,现今地表垂直变化速率为几个毫米/年,与观测结果一致.下地壳和上地幔的黏弹性松弛效应明显,上地壳的应力状态在现今海岸线两侧存在差异性,水平和垂直正应力变化可达几十兆帕,剪应力变化有一个先增加后迅速减小至零的过程,与古地震、现今地震时空分布及应力测量结果也比较符合,研究结果有助于加深对冰后回弹的动力学过程的认识.

冰后回弹对全球及中国参考框架的影响分析

文章利用ICE-5G模型发布的最新预报值,计算分析了冰后回弹对全球和中国区域的影响,发现冰后回弹不仅会引起垂直方向的地壳运动,而且还会引起水平方向的地壳运动,但是水平方向的量级要明显小于垂直方向.全球范围内最大回弹区域位于加拿大,大约为16mm/a,而由冰后回弹所引起的地壳水平方向运动达3mm/a.这个回弹量级对于维持毫米级ITRF的稳定所造成的影响是不容忽视的.中国范围内回弹值大概在0～0.7mm/a,这个量级对于参考框架的影响基本可以忽略.

用甚长基线干涉测量数据检测冰期后地壳回弹

本文利用甚长基线干涉测量(VLBI)技术提供的实测站速度和地球物理模型ICE_4G提供的数据,采用实测站速度法和基线长度变化率法分别检测了冰期后地壳回弹的垂直运动和水平运动.对用空间技术求解的实测值和用ICE_4G模型求解的估计值进行线性拟合和相关分析,两者的相关系数达到0 8～0 9,表明空间技术已经能够检测1～10mm a的冰后回弹运动;在方向上两者基本一致,在量级上,实测结果的绝对值比模型估计值系统性的偏大约2 0 % ,表明当前冰期后的地壳回弹运动比地质时期要猛烈.

南极和格陵兰地区GNSS时间序列分析与应用

高精度GNSS时间序列是研究地壳运动的主要方法之一,能够为冰后回弹(glacial isostatic adjustment,GIA)建模提供外部检核和新的约束,进而对板块运动、地壳垂向运动、海平面变化等提供重要改正。南极和格陵兰GNSS时间序列包含长期项趋势和年际变化,长期项趋势主要包含千年尺度的GIA和现今冰雪质量变化导致的弹性形变,年际变化如果是由于地表质量荷载导致,则为纯弹性信号且与地表质量变化完全一致,主要包括冰川质量荷载及大气负荷,水文负荷,非潮汐负荷等非构造形变导致的周期性运动。

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^-1cm/a。

横向非均匀地球负荷问题的CLFE有限元算法的有效性

本文设计了三个数值算例分别模拟径向分层黏弹地球对二阶球谐负荷、均厚圆盘负荷和全球末次冰期真实冰负荷的响应.利用耦合位扰动Laplace方程的三维有限元法(CLFE),计算出地球表面的位移、大地水准面的变化、冰后海平面变化和这些量的现今变化速率,并将其结果与传统谱方法的结果进行对比.结果表明,两种方法的结果总体上表现出良好的一致性,因此,CLFE方法被证实是正确的、有效的、能被用于研究地幔横向非均匀性的影响.值得注意的是,新的方法完全没有横向非均匀小扰动假设的限制.