重力参数对非阻塞性颗粒阻尼减振特性的影响

针对非阻塞性颗粒阻尼(Non-obstructive Particle Damping,NOPD)在微重力、超重及离心等非常态环境中减振效果较差的问题,采用重力加速度表征这些非常态物理环境,利用离散元法(Discrete Element Method,DEM)研究重力参数对NOPD减振特性的影响,同时还分析NOPD最优填充比及最优粒径比等结构参数在不同重力条件下的变化规律。研究表明,重力加速度在0.7~1.0 g之间时NOPD减振效果最好。在微重力环境下,当重力参数变化时,NOPD最优填充比为0.85,最优粒径比为0.45。而当重力加速度大于1 g时,NOPD最优填充比及最优粒径比均随重力加速度的增加而减小,且其最优范围也均有所扩大。

非静力地形重力波参数化方案对气候模式大气环流模拟的影响

本文通过在中国气象局BCC-AGCM3-MR(middle-atmosphere version of Beijing Climate Center Atmospheric General Circulation Model version 3)数值模式中引入非静力地形重力波参数化方案,研究非静力效应对次网格地形重力波垂直动量传输及大气环流的影响.本研究开展了两组次网格地形重力波参数化方案试验,分别采用原有的静力地形重力波参数化方案以及考虑非静力效应的新方案.结果表明,在南半球冬季,新方案相比原方案在南极地区将更多的地形重力波动量通量上传至平流层高层,产生更强的地形重力波拖曳.地形重力波拖曳经向梯度的增强导致更强的绝热下沉增温,从而减弱南极极涡的冷偏差和西风偏差.此外,南半球中高纬地区的行星Rossby波上传也增强,同样有利于极涡西风偏差的减少.在两者共同作用下,有效缓解了模式中的南极极涡破碎延迟问题.在北半球冬季,新方案对大尺度环流的整体影响并不显著,但是能够显著改善青藏高原复杂地形区的东风偏差.

水下重力匹配导航适配性评价方法比较研究

重力匹配导航精度受重力适配区选取的影响。针对如何有效筛选最优适配区,采用信息熵的单特征准则与多属性决策的多特征准则评价重力底图的适配性。选择重力标准差、相关系数、粗糙度、坡度、重力特征丰度与累加梯度均值6种参数,利用单/多特征两种准则筛选同一海域适配/非适配区,通过地形轮廓匹配(terrain contour matching, TERCOM)算法在所筛选区域进行重力匹配导航验证,对比分析两者的匹配导航精度。结果表明,单特征准则在适配/非适配区的导航误匹配率分别为30%和20%;多特征准则在适配区无明显误匹配,误差在百米级,在非适配区出现多次误匹配。分析表明,多特征分析准则与单特征分析准则相比,可更准确有效地评价重力匹配区的适配性。

曲线拟合背景场在提取大气重力波参数中的缺陷

利用一次东亚副热带高空急流演变过程的高分辨率数值模拟结果,采用Morlet小波分析和Fourier功率谱分析方法,以3阶和4阶曲线拟合为例,研究了提取大气重力波参数时常用的曲线拟合背景场获取方法的缺陷。结果表明:虽然4阶拟合对原始风廓线的拟合程度高于3阶拟合,但基于4阶拟合背景场得到风速扰动垂直廓线后,所提取的重力波参数和实际情况的差异大于3阶曲线拟合方法的结果。因此,不能将背景场对原始风廓线的拟合程度作为判断重力波参数提取准确率的依据。曲线拟合方法在大多数情况下会使扰动场中包含背景场信号,且所包含的背景场信号强度差异很大,同时还会引入虚假波信号。所以在提取大气重力波参数时,采用曲线拟合方法获取背景场存在缺陷,需要设计更合理的背景场获取方法。

天气与气候模式中次网格重力波拖曳参数化的研究

从数值模式物理过程地形参数化研究的角度,回顾了次网格地形重力波拖曳参数化、地形阻塞流拖曳参数化和对流强迫拖曳参数化等方面的研究现状,总结概括了目前模式物理过程中关于地形参数化研究中若干亟待解决的科学问题。另外,在华南中尺度模式预报系统(GRAPES_Mars)中引进和发展了地形重力波拖曳参数化方案KA95,讨论了KA95方案对2012年2月8-12日华南冷空气过程的影响。结果表明,地形重力波拖曳参数化的引入较好地改善了GRAPES_Mars模式对冬、春季低层南风偏强和地面温度偏高的现象,显示出重力波拖曳参数化对改善模式风场预报的突出作用和对减小模式系统偏差的良好应用前景。

不同扰动场对大气重力波参数结果影响的初步探讨

如何获取大气重力波参数是大气动力学理论研究的重点和难点。本文以2013年8月6—8日晋西北地区出现的一次雷阵雨天气过程为例,利用常用的二阶、三阶、四阶曲线拟合和带通滤波方法获取垂直高分辨率探空资料的扰动场,对这些扰动场提取的大气重力波参数进行对比分析。结果表明:不同扰动场(二阶、三阶、四阶曲线拟合以及带通滤波)对所获取重力波参数的大小及变化趋势存在影响,但对不同重力波参数的影响程度不一样。其中,对波固有周期、水平和垂直波长的大小及变化趋势影响很大,而对波传播方向、对地水平群速及固有相速的影响程度则较弱。结合6—8日天气现象的大气动力特征,发现由二阶曲线拟合、带通滤波对应扰动场得到的重力波参数的大小及变化趋势与此吻合,其结果可信度最高;而由四阶曲线拟合扰动场得到重力波参数值的可信度最低。

中国及邻区重力合成潮汐参数

采用固体潮理论模型值和由最新的TPXO7海潮模型以及中国近海潮汐资料计算的海潮负荷效应,构制了中国及邻区的高分辨率的重力合成潮汐参数;并将合成结果与国家地震台网的重力观测值和武汉超导重力仪观测值以及香港台最新观测结果进行了比较.结果表明,振幅因子的平均差异小于0.005,相位差的平均差异小于0.5°;观测结果与合成结果之间的差异与重力观测仪器有关,高精度的超导重力仪观测结果与合成参数更加一致;重力合成潮汐参数是观测值很好的模拟.本文结果可为绝对重力测量等地表和空间大地测量提供固体潮改正模型,也可为没有实施观测的广大区域提供有效潮汐参数.

电磁环境对重力下垂参数标定的影响

在航天测量船无线电测量设备重力下垂参数标定中常常会受到电磁环境的影响,导致标定结果失真(参数值不可用)。为提高设备的跟踪精度,需获得较为准确的重力下垂参数。设电磁环境影响参数ξ,将参数ξ代入到相关的标定过程中去定量分析影响量,给出了ξ对重力下垂参数的影响量值,同时得到结论:重力下垂参数ΔEG和电磁环境影响ξ对电轴在方向上的影响相同,反向法无法分离两种误差。为分离两种误差,消除环境影响量ξ,对重力下垂参数标定的工程方法进行了改进,依据误差的包含关系,将传统的对塔方法和跟踪信标球的方法相结合,通过相关数学方法处理得到较为准确的重力下垂参数,经过试验验证,该方法可行,标定结果可信。

用混合离散优化算法反演地下溶洞重力异常参数

给出一种新的混合离散优化算法CDOP并用该算法反演了地下溶洞重力异常参数.取得满意效果.

不同途径获得的大气重力波参数扰动场特征对比分析

重力波参数气候特征是确定全球大气模式中重力波参数化方案的一个重要环节,利用高垂直分辨率探空资料扰动场是获取重力波参数气候特征的基础数据和重要手段。目前,通常采用2~4阶曲线拟合、带通滤波方法获取高垂直分辨率探空资料扰动场,但针对不同方法之间的扰动场差异特征研究较少,本文利用2~4阶曲线拟合、带通滤波方法(0.5~5.0km)获取2014-2017年太原地区(112.55°E,37.78°N)高垂直分辨率探空资料扰动场,采用相关系数、Lomb-Scargle、不同区间范围占有率方法进行研究,结果表明:①不同方法之间的纬向风扰动场、经向风扰动场、温度扰动场均存在较明显差异,且相关性均较弱;②Lomb-Scargle分析表明,不同方法得到的平均纬向风扰动场、平均经向风扰动场、平均温度扰动场显著含有(通过90%置信检验)的垂直波长均存在明显差异;③不同方法得到的纬向风扰动场、经向风扰动场、温度扰动场显著含有的垂直波长,在不同区间范围内的占有率均存在明显差异。

正常重力场导出参数的计算新方法

针对以往计算正常重力场导出参数的方法中存在的公式复杂、计算过程繁琐等问题,利用水准椭球的基本参数,推导出第一偏心率平方的表达式,再利用第一偏心率,推导得到正常重力场导出参数的函数表达式。推导得到的正常重力场导出参数的函数表达式,相较传统计算方法更加简洁,可以由椭球的基本参数直接求得,计算效率也得到了提高。一方面为正常重力场导出参数的推导过程提供新的思路;另一方面提高了计算正常重力场导出参数的计算效率。

惯性定位测量重力空间参数的逼近计算与工程实践

针对我国惯性定位测量的现状,根据地面重力异常与地形数据密的强相关特性,研究探讨了利用高分辨率地球重力场扰动位模型和地形数据快速求取重力空间参数的计算模型,并通过工程实践证明了其实用性,对实现惯性测量完整定位具有重要的应用价值。

武汉基准台超导重力仪重力潮汐观测结果

本文采用重力残差信号对武汉基准台超导重力仪的原始观测数据（２０秒采样）作预处理，将原始观测信号分解成重力潮汐和残差两部分，在残差信号中消除一些已知的干扰因素的影响。利用ＥＴＥＲＮＡ软件作调和分析，两主波（Ｏ１和Ｍ２）的重力潮汐参数（振幅因子和相位滞后）为：Ｏ１：１．１７８８±０．０００６，－０．５９７５°±０．０２８°；Ｍ２：１．１７１３±０．０００２，－０．５８７３°±０．００８°经海潮改正以后，Ｏ１和Ｍ２波的潮汐参数与Ｗａｈｒ－Ｄｅｈａｎｔ潮汐模型值相比，振幅因子的偏差优于０．１％。

武汉台重力潮汐长期观测结果

采用武汉台超导重力仪(SG C032)14年多的长期连续观测资料,研究了固体地球对二阶和三阶引潮力的响应特征,精密测定了重力潮汐参数,系统研究了最新的固体潮模型和海潮模型在中国大陆的有效性.采用最新的8个全球海潮模型计算了海潮负荷效应,从武汉台SG C032的观测中成功分离出63个2阶潮汐波群和15个3阶潮汐波群信号,3阶潮波涵盖了周日、半日和1/3日三个频段.重力潮汐观测的精度非常高,标准偏差达到1.116nm·s-2,系统反映了非流体静力平衡、非弹性地球对2阶和3阶引潮力的响应特征.结果表明,现有的武汉国际重力潮汐基准在半日频段非常精确,但在周日频段存在比较明显的偏差,需要进一步精化.对于中国大陆的大地测量观测,固体潮可以采用Dehant等考虑地球内部介质非弹性和非流体静力平衡建立的固体潮理论模型或Xu等基于全球SG观测建立的重力潮汐全球实验模型作为参考和改正模型,海潮负荷效应应该采用Nao99作为改正模型.

南极地区的重力固体潮观测与研究

研究了三台高精度LCR弹簧重力仪 (G5 89,ET2 0和ET2 1 )在南极长城站和中山站的重力潮汐数据 ,在武汉国际重力潮汐基准系统中确定了该地区的重力潮汐参数。研究了海潮负荷问题 ,经海潮改正后的观测结果与理论值间存在较大差异 ,说明海潮模型的不确定性。讨论了气压和温度变化对重力观测的影响。结果表明 ,气压重力导纳值随信号频率增加呈明显的下降趋势 ,可能存在“反变气压计”效应 ,而温度重力的影响主要集中在长周期频段。

地球重力场模型及其应用

本文给出了地球重力场的定义及其内涵,重点论述了确定地球重力场模型的基本理论及其方法,其中包括:1、根据位理论求解拉伯拉斯方程的重力边值问题,导出扰动位的球谐函数级数展开式;2、以莫洛金斯基理论为依据形成的边值问题推求出位系数的表达式;3、依据最小二乘平差方法采用全球或局部地区格网的重力异常平均值推求出位系数值;4、简要叙述了用球冠谐展开式推求局部重力场的概念。本文最后给出了地球重力场模型的某些应用及其发展前景。

基于新型主成分加权平均归一化法优选水下重力匹配导航适配区

本文开展了水下潜器重力匹配导航的匹配区适配性评价研究.第一,本文综合考虑了重力异常标准差、坡度标准差、粗糙度、重力异常差异熵、分形维数等重力场主要特征参数,联合主成分分析准则和加权平均原理,提出了新型主成分加权平均归一化法;第二,基于新型主成分加权平均归一化法,计算可评价重力异常基准图各区域匹配效果的总体特征参数指标,依据总体特征参数指标进行优良适配区、一般适配区和非适配区划分;第三,在相同条件下,在划分的优良适配区、一般适配区和非适配区内,分别进行重力匹配数值模拟验证比较,结果表明,优良适配区的重力匹配效果显著,匹配概率约为98%,匹配稳定性高,位置误差小于1个重力异常基准图格网.

水下重力辅助导航适配区选取的研究进展

为进一步提高水下重力导航系统的匹配效率,研究探讨适配区选取的相关技术:介绍重力场基准图的插值重构、重力场特征参数的提取以及重力场适配区选取准则的构建方法;并分析重力辅助导航适配区选取技术今后的研究方向与研究重点。

重力辅助导航的拐点判据算法

通过对重力场特征参数进行研究,发现重力场特征参数曲线拐点与重力匹配有效的区域有内在联系,提出了一种基于拐点判据的重力辅助导航算法,该算法运用拐点选择和拐点扩充机制,对重力场特征曲线拐点进行选择和扩充,得到重力有效匹配区域,在惯导/重力/计程仪组合导航系统仿真机上进行仿真试验,试验结果表明:该算法能对重力匹配区域做出较好的判断,能有效提高重力辅助导航系统的精度。

基于小波多分辨技术重力场相关系数成像

利用基于小波多分辨技术的重力场参数相关系数成像方法对常规重力勘探资料进行处理,求取空间各点的相关系数,表征了各点在地面产生异常的大小.将重力数据的解释从平面空间延伸到地下三维空间,用空间各点的重力场参数的相关系数值来表征地下异常的分布情况,通过对模型剖面数据处理结果的对比分析,基于小波多分辨分解的相关系数成像比未经分解的相关系数成像具有更高的横向和纵向分辨率.最后,给出了模型三维相关系数成像结果,与模型参数有非常良好的一致性.基于该方法的成像结果能更加直观和清晰地反映异常体的空间分布和延伸情况.