全球水储量变化的GRACE卫星检测

利用GRACE月尺度变化的地球重力场反演了全球水储量变化,并与陆地水文资料、卫星测高资料及海洋模式得到的结果进行了比对.通过对SOURE台站重力变化的陆地水储量变化计算结果和GRACE重力场系数截断为15阶得到的结果比较,发现两者比较接近,且年周期变化特征明显.对于亚马逊流域,当重力场系数截断为15阶且平滑半径使用106m时,GRACE反演的区域平均水储量厚度的周年变化振幅为15.6×10-2m,小于使用平滑半径为4×105m的23.7×10-2m.在研究长江流域时,本文对水文资料做球谐系数展开,并与GRACE数据做同样的截断和平滑处理,结果发现GRACE反演的水厚度变化与水文资料结果基本上符合.对于纬度±66°之间的海洋区域,GRACE反演的海水质量变化接近于结合卫星测高和海洋模式得到的结果,但对于2°×2°网格,则在一些区域差异明显,最大超过了0.2 m,中误差为3.8×10-2m.可见,当前GRACE卫星时变重力场只能确定出上千公里及以上尺度区域的水储量变化.

利用GRACE监测中国区域干旱及其影响因素分析

利用2003-01~2012-12的GRACE时变地球重力场模型计算我国长江中下游平原、西南地区和华北平原陆地水储量变化的时间序列。结果表明,长江中下游平原和华北平原的陆地水储量变化量最低值在2011-05,西南地区最低值在2010-03。根据陆地水储量变化的水平衡原理计算3个区域地下水储量变化情况。结果表明,长江中下游平原和西南地区地下水储量呈缓慢增长的趋势,增长速率分别为0.54mm/月和0.34mm/月;华北地区呈缓慢减小的趋势,减小速率为0.33mm/月。3个区域干旱时期地下水储量的亏损情况分别为:长江中下游平原-21.31mm/月,华北平原-19.88mm/月,西南地区-15.72mm/月。最后,用NOAA发布的月降雨和气温数据对3个区域干旱期间的降雨量和蒸发量进行量化,分析3次干旱产生的原因。结果表明,西南地区2010年春季干旱的主要原因是气温异常,长江中下游平原和华北平原2011年干旱的主要原因是降雨量偏少。

利用质量迁移指纹和GRACE数据解算地心运动

地表特定区域内的质量变化会导致全球性的质量迁移,称为质量迁移指纹。将地表合理划分区块并假定每个区块内的质量变化分布后可以计算区块各自对应的指纹,并最终得到包含一阶项数据(C10,C11,S11)的指纹数据集。利用不包含一阶项数据的GRACE月重力场模型作为实际观测数据,根据最小二乘原理解算每个指纹所对应的系数。通过累加指纹集的一阶项与其所对应系数的乘积可得到地球系统质量迁移的一阶项变化,并可转化为地球重力场一阶项变化,即地心运动。该方法所得地心运动与文献记载相符,并且可以同时给出各个信号源,如冰盖、陆地冰川、陆地水储量变化等对地心运动的贡献,有利于解释地心运动的驱动机制。