基于旋转微椭地球模型的内核平动振荡三重谱线理论模拟与实验探测

本文基于旋转微椭地球模型,采用简正模理论计算了地球内核平动振荡三重谱线的本征周期,理论上系统研究了地球内部介质（包括密度、地震波速等）分布异常对三重谱线本征周期的影响,计算了不同的内外核密度差和地核中的不同的P/S波速对应的内核平动振荡理论三重谱线周期;利用全球分布的9个超导台站,迭积每个台站长达54个月的高精度超导重力仪数据,在亚潮汐频段（0.162~0.285cph）检测内核平动振荡三重谱线.结果发现,三重谱线本征周期对内外核边界的密度跳跃非常敏感,随着密度差的增加,以类似于双曲线的特征减小;无论是采用地球质量不变的方法还是采用浮力频率为常数的方法,计算得到的三重谱线本征周期结果相差较小,且随着内外核密度差的增大,差距逐渐减小;内、外核P波波速分布异常对三重谱线周期的影响基本相当,内核S波波速分布异常比P波波速分布异常对三重谱线周期的影响小1个量级;探测到一组信噪比较高且满足谱峰分裂特征的三重谱线的信号（0.19281,0.21456和0.24151cph）,有极大的可能是来自于内核平动振荡.基于探测结果可以推断实际的地球模型其内外核密度差应该介于PREM模型和1066A地球模型之间,更接近于1066A模型.

利用全球超导重力仪数据检测长周期核模

采用全球地球动力学计划观测网中 13台超导重力仪长期连续观测资料 ,探讨了长周期核模检测的可能性 .采用相同的方法剔除了所有 13个观测序列中的重力潮汐信号、仪器漂移和大气重力信号 ,估计了各个序列的功率谱密度及其积谱密度 ,估计并分析了非潮汐不同频段背景噪声 .结果表明 ,在两个潮汐间频段 (0 0 4 7～0 0 75cph和 0 0 89～ 0 117cph)和亚潮汐频段 (0 172～ 0 333cph) ,全球超导重力仪的平均噪声水平分别为 0 0 6 4 9,0 0 35 0nm s2 和 0 0 138nm s2 ,可以检测到的全球谐信号幅度极限分别为 0 0 4 16 ,0 0 2 31nm s2 和 0 0 0 98nm s2 ,表明全球超导重力仪观测资料基本可以识别长周期核模信号 .在全球超导重力观测中 ,在潮汐间频段发现周期分别16 5 5 ,15 79,11 0 0h和 10 0 9h的全球谐信号谱峰 ,可能来自于液核长周期振荡 ;在亚潮汐频段没有Smylie 1992年发现的Slichter模信号 ,但存在 8个全球谐信号的谱峰 ,参考现有的理论模拟结果 ,Slichter模是这些信号可能的来源之一 .

利用超导重力数据探测Slichter模三重分裂信号

本文基于2004苏门答腊地震后全球地球动力学计划观测网中9台超导重力仪13200h的连续重力观测数据,联合利用整体经验模态分解(EEMD)、最优序列估计(OSE)、积谱密度分析(PSA)和自回归估计(AR)方法,探测地球固态内核平动振荡模态(Slichter模)的三重分裂信号.利用EEMD提取常规预处理后的重力残差中包含目标频段的本征模态函数(IMFs)作为最终的重力残差之后,将每个台站的重力残差平均分成无重叠的3个子数据块,再应用OSE和PSA方法获取Slichter模三重分裂谱线的积谱密度,并采用AR方法估计各积谱中弱共振信号的中心频率及其误差.结果表明,结合OSE和PSA方法探测到三个清晰的谱峰,周期分别为5.8307±7.1×10-4h、5.2161±8.1×10-4 h和4.7536±5.2×10-4 h,分别对应Slichter模三重分裂谱线m=-1、m=0和m=+1,且三个谱峰的周期与Crossley(1992)、Rochester和Peng(1993)、Peng(1997)和Rogister(2003)基于PREM地球模型给出的Slichter模理论周期非常接近,也与Ding和Shen(2013)建议的"可能的观测结果"较为接近.参考现有的理论和观测结果,本文认为这三个信号可能是Slichter模三重分裂谱线.