青藏高原东缘重力导纳模型均衡异常时空特征

青藏高原东缘地处南北地震带,在卫星自由空气重力异常图上对应明显的正负异常梯级带变化特征,沿着异常梯级带分布多条深大断裂,属于构造单元的边界区域.本文利用重力导纳分析方法,计算了该区重力导纳模型均衡异常背景场;通过与Airy模型和弹性板模型的均衡重力异常特征对比,结合地震活动性分布特点,评价均衡重力异常计算结果和选择计算参数;在此基础上,对比和分析了横跨青藏高原东缘边界南北三条剖面上的均衡异常响应特征;以此均衡重力背景场为参考,进一步解释了1998～2005年流动重力观测得到的重力异常场的时空变化特点.研究结果表明:导纳模型均衡异常更适用于构造边界等反均衡作用区,可反映壳内介质的横向不均衡分布特征.

采用重力异常的导纳理论推估海底地形

系统探讨了采用重力异常的导纳理论推估海底地形的方法.在频率域内对海底地形和重力异常的相关性进行了分析,确定在20-300km 波段内两者相关系数最高,适合通过重力异常反演.以皇帝海山链为例,分别采用未补偿导纳模型和顾及挠曲补偿的导纳模型开展研究,其中涉及的地壳厚度和有效弹性厚度等参数通过均衡响应函数法得到.引入余弦低通滤波器,有效地解决了向下延拓过程中产生的高频震荡问题.算例结果表明,采用重力异常的导纳理论能够有效地反演海底地形,结果真实可靠,反演模型的相对精度在6%左右,与ETOPO1模型相当,且能够刻画出ETOPO1模型中未显现的地形细节.由于地形变化剧烈,反演模型在海山链沿线附近精度不甚理想.

气压和温度对南极中山站重力场观测的影响研究

对南极中山站1998-12-26——2000-01-09的气压、温度和重力场潮汐及非潮汐变化观测资料进行了综合对比与相关分析，研究了气压和温度变化对重力场预测的影响。结果表明，在南极中山站，重力场和气压变化存在很强的相关性，气压变化对重力场的影响非常大，且随频率的增加呈减少的趋势气压在长周期、周日、半日和1/3日频段的平均重力导纳值分别为-1.684,-1.5304,-0.9450,-0.879μGal/hPa，与中、低纬度地区的同类观测结果之间存在很大的差异，温度对重力场观测的影响主要反应在长周期频段，温度的平均重力异纳值为0.6296μGal/℃，对重力场高频（包括周日、半日和1/3日潮汐频段）扰动的贡献极小。气压和温度改正后，潮汐各频段的标准偏差有不同程度的下降，周日和半日频段的标准偏差从6.63μGal和1.41μGal分别下降到2.11μGal和1.13μGal，各重力潮波的观测精度都有提高；重力残差的振谱在各频段，特别是在长周期频段明显降低。

云南丽江台OSG-066重力潮汐观测结果及应用

基于云南丽江台超导重力仪OSG-066超过5 a的连续重力潮汐观测资料,获取高精度潮汐参数并构建地方重力潮汐模型,为丽江地区精确重力潮汐改正提供参考。研究9个全球海潮模型在丽江台的重力影响改正有效性,用时域内回归分析法和频域内小波分析法分别研究大气重力导纳值的变化特征,并利用观测潮汐数据估算自由核章动本征参数。结果表明,9个海潮模型在丽江台的重力影响改正效果基本一致,NAO.99b模型的改正精度较高;大气重力导纳值在时域和频域内均显示出较为明显的季节性变化特征,且与降雨量变化存在负相关关系。自由核章动本征周期为431.5(411.2,454.0)恒星日,品质因子为-2796。

琼中台重力非潮汐变化气压与海潮负荷改正

本文对琼中台连续重力观测数据进行收集整理并处理,基于处理后的数据,进行了潮汐分析和非潮汐分析。潮汐分析采用VAV调和分析方法;非潮汐分析则分别进行了零漂改正、固体潮改正、气压改正和海潮改正。其中,零漂改正采用一般多项式拟合零漂的方法;气压改正采用VAV软件;海潮改正运用SPOTL程序,以NAO.99b潮汐模型计算了琼中台海潮负荷值。最终获得了改正后的琼中台重力非潮汐变化,结果表明琼中台的重力气压导纳值为-0.34×10^(-8)m/s^(2)/mbar,气压改正幅度约为10×10^(-8)m/s^(2),海潮改正幅度约为5×10^(-8)m/s^(2)。改正后,琼中台重力非潮汐变化数据,比仅进行零漂固体潮改正后的重力非潮汐变化数据中的潮汐信号更加微弱,说明进行海潮改正后的效果是明显的,该方法可进一步去除其中的潮汐信号。

卫星测高在海洋测绘中的应用

研究了卫星测高数据在海山探测以及无图海域水深预测方面的应用。介绍了匹配滤波法检测海山的理论与方法 ,并研究了反演海底地形时的重力导纳理论以及滤波窗口和滤波函数的选择。实践表明 ,利用卫星测高数据反演海底地形的精度可优于水深的 10 %。

利用重力/地形导纳和岩石圈单一薄层模型的月球物理参数反演

针对月震数据分布不均,传统反演方法不易搜索全局最优解等问题,提出联合使用重力/地形导纳和非线性粒子群PSO算法同时反演月球物理参数的方法。结果表明,该方法构建的表面地形载荷模型和内部异常密度载荷模型合理,粒子群PSO算法能同时求解月球物理参数及其全局最优解。将方法运用于月球物理参数的反演,可为月球内部结构研究提供一定的参考。

东北亚地区地壳密度结构与垂向构造应力场

本文利用EIGEN-6C4重力数据和ETOPO1地形数据,在考虑物质密度横向不均匀的情况下,在东北亚地区展开地壳均衡研究,并重点分析了长白山的隆升机制.首先,针对穿越长白山和库页岛的两条近乎东西向的剖面(剖面A、B)展开详细研究,以CRUST1.0模型为初始条件,利用布格重力异常数据,基于Airy模型和Airy-Pratt模型分别反演了相应剖面的地壳密度结构,发现两剖面的地壳密度呈现一定程度的横向不均匀特性;接着基于上述密度结构和高程数据,利用Airy均衡理论计算了相应剖面的均衡面深度,并进一步比较莫霍面(Moho)和均衡面的差异,计算了剖面的垂向构造应力分布;然后,把上述方法应用到整个东北亚地区,计算了1°采样的21条东西向剖面的垂向构造应力,插值得到整个东北亚地区的垂向构造应力分布.结果表明,东北亚大部分地区垂向构造应力基本为零,总体处于均衡状态,长白山地区垂向构造应力为-15^-25MPa,日本列岛垂向构造应力为-40^-50MPa,太平洋海沟垂向构造应力为15~25 MPa;最后,本文运用自由空气重力异常导纳方法,计算了长白山地区的有效弹性厚度(Te)和加载比,发现长白山地区的Te为10km,表明该地区的岩石圈较为柔软;加载比结果显示,岩石圈初始加载主要来自莫霍面,占总加载的78%,表明长白山的隆升主要源自地幔物质上涌.

iGrav-007超导重力仪的性能分析及对球型自由振荡模态_0S_m的检测

iGrav超导重力仪是世界上最新型的便携式高精度重力仪,可提供目前为止最稳定的相对重力测量。基于Tsoft软件处理iGrav-007在武汉九峰台站连续5个月的观测数据,进行气压负荷、极移重力效应改正,分析重力残差和漂移等特性。通过频谱分析,检测观测期间2013年Mw6.6级芦山地震激发的球型自由振荡模态0Sm,检测结果明显,综合表明iGrav-007观测性能良好。

大气重力格林函数

具有噪声低、灵敏度高、连续性和稳定性好等特点的超导重力仪的观测精度已达0.1μGal 或更高量级,它在研究潮汐和非潮汐重力场变化信号中,特别是在地球物理学和地球动力学的应用研究中将起到十分重要的作用.在利用超导重力仪观测重力场变化的同时,还记录到台站和区域气压场变化产生的重力信号.它们通常由三部分组成、即:(1)大气质量变比引起的直接效应;(2)大气质量负荷作用下,弹性地球产生的变形效应;(3)由于变形使地球内部质量重新分布而引起的地球引潮位变化.Farrell引进了地表质量负荷重力格林函数,但当质量密度分布随高程变化时,问题要夏杂得多,我们必须重新考虑这一问题.研究表明,牛顿引力项的主要贡献来自台站近区的低层大气质量变化,而弹性地球的变形对重力场的影响部分主要来自台站远区范围的大气质量负荷效应.

基于高分辨率卫星重力和地形数据的月球Apollo撞击坑物理参数反演

针对表面载荷模型较难反演撞击坑物理参数,以往重力地形数据因分辨率低不适合大多数小尺度撞击坑物理特征分析,提出构建新的撞击坑载荷模型.结合内部载荷和最新高分辨率卫星重力地形数据,对Apollo撞击坑平均月壳厚度、平均月壳密度、载荷比、填充物比率和岩石圈弹性厚度等物理参数进行反演.结果表明模型导纳谱很好地拟合了观测导纳谱.本文求解的平均月壳厚度比较支持最新研究结果 34 km,平均月壳密度2480 kg/m3与最新给出的平均月壳密度2550 kg/m3相接近.研究区域的弹性厚度偏小,约为7 km.较小的弹性厚度可能与撞击坑地理位置及早期撞击事件有关,也可能与月球岩石圈的力学性质有关.