滇西地震预报实验场区重力长期变化特征及其机理

文中基于滇西地震实验场1986-2014年间近30a的流动重力观测资料,研究了该地区重力场的长期变化背景。结果表明,重力场长期变化背景以负变化为主,年平均变化率约为-1.24×10^(-8)m/s^(2);空间分布上,重力场变化的剧烈程度与断裂带分布和历史强震活动存在密切关联,红河断裂北段、龙蟠-乔后断裂对本地区的重力场变化和地震活动分布具有明显的边界作用。结合地壳垂直形变、地壳结构和区域动力学背景对重力场变化机理进行分析,重力场整体负变化趋势可能反映下地壳物质流引起的地表隆升和地壳增厚,而重力场变化空间分布的细节则与区域动力学背景下具体断裂带的活动特性以及相关的局部性物质分布变化有关。

利用小波分析重力的长期变化

运用小波滤波方法估算Chandler和周年项的潮汐因子.本文分析了四个台站(Brussels,Boulder,Membach以及Strasbourg)的观测记录,运用合成潮方法得到重力残差后,用Daubechies小波带通滤波器滤波残差,得到256～512d时间尺度上的序列,根据标准差最小原则确定观测极潮周年和Chandler项的周期,然后利用最小二乘法估算它们的潮汐因子,同时给出未经模型改正的周年重力.由于高阶Daubechies小波构造的滤波器具有良好的频率响应,且能压制信号中的高阶异常成分,使滤波的信号更加光滑,因此计算结果具有更小的均方差,更加可靠.

武汉台重力长期变化特征研究

利用武汉台超导重力仪长期连续观测资料,结合FG5和GPS同址观测结果,研究了重力长期非潮汐变化特征及其与局部气压和水储量变化及地壳垂直运动之间的关系.结果表明,超导重力仪观测的重力长期变化存在非常显著的季节性变化,其总能量的大约70%来自于局部大气和水储量变化,其中周年变化超过95%的能量都来自于这两种环境因素的影响.由于缺乏区域水储量(特别是地下水)变化的实际观测资料,采用的全球陆地水同化模型LaD和GLDAS不能客观地描述台站局部水储量的实时变化,由此得到的重力变化与实际观测之间存在大约55d的时间延迟.通过与FG5绝对重力仪的对比观测获得了超导重力仪的长期漂移率为17.13nm·s?2·a?1,同址GPS观测表明台站局部区域的地壳呈缓慢沉降态势,其沉降速率为(3.71±0.16)mm·a?1,与之对应的局部重力场变化为(13.88±0.22)nm·s?2·a?1,即伴随着局部地壳运动的重力变化与高程变化的比值大约为?37.41nm·s?2·cm?1,表明在地壳垂直运动过程中局部伴随着比较大的物质质量调整,其力学机制有待进一步研究.

蓟县基准站长期重力变化特征研究

基于蓟县GNSS基准站1998~2018年近20 a的绝对重力长期变化资料,联合地面大地测量(绝对重力、GNSS)、地表及地下水文数据和GRACE卫星重力数据,计算并分析由地表垂直位移、地下水及地表水负荷等不同物理信号产生的重力效应,获取各影响因素的长期重力变化特征,并对结果进行深入分析研究,得出以下结论:1)蓟县基准站绝对重力近20 a的长期变化总体呈下降趋势,变化率为-1.64±0.53μGal/a;2)2004~2017年井水位数据显示,蓟县GNSS基准站所在地区地下水水位呈现明显的下降趋势,变化率为-0.66±0.07 m/a,产生的重力效应为-1.94±0.22μGal/a,是影响该点重力变化的最主要因素;3)综合分析蓟县基准站地面绝对重力和其他各因素重力效应的长期变化特征认为,该点存在每年0.43±0.58μGal的重力上升变化,可能与首都圈地区上地幔顶部高密度物质的上涌有一定关系。

影响武汉台重力和垂直位移观测的环境因素

利用武汉台超导重力仪和同址的GPS连续观测数据,研究重力变化和垂直位移与主要环境因素之间的关系。采用经典的弹性地球表面负荷理论,模拟计算大气、非潮汐海平面变化(海底压力)和陆地水等环境负荷对重力和垂直位移的贡献。结果表明,3种环境因素对重力和垂直位移的周年振幅贡献分别为90%和75%。目前采用的全球陆地水同化模型LaD及GLDAS,不能客观地反映台站局部水储量的实时变化,由此得到的理论模拟结果与实际观测结果之间存在明显的时间延迟。

中国西部区域GRACE卫星重力变化

针对研究中国西部长期重力变化的问题,该文利用GRACE月重力场模型,基于Slepian变换构建中国西部区域局部重力场,并采用GIA和GLDAS等模型扣除相应误差,通过时间序列分析方法得到该区域2003—2013年卫星重力变化。结果表明,东天山呈现负重力变化,可能由区域冰川消融引起的;西天山的正重力变化,应与冰川小幅增加和构造运动引起的壳幔物质积累有关;青藏高原内陆正重力变化可能由区域地壳抬升、粘弹性地壳的构造应变以及壳幔物质的质量迁移与积累引起;青藏高原边界区域的负重力变化,应与冰川加速消融以及地下水抽取有关。Slepian方法较好地克服了滤波平滑处理带来的重力变化信号压制及细节平滑,可为中国西部的地壳运动、地震活动和气候变化等研究提供数据支撑。

重力极潮的小波分析

分别分析Brussels台站的观测记录，首先扣除数据序列中的合成潮得到重力残差，接着用小波带通滤波器将残差滤波，得到256-512d时间尺度上的序列，然后运用最小二乘法估算Chandler和周年项的潮汐因子。由于小波滤波器能更有效地消除仪器漂移，计算结果具有更小的均方差，更加可靠。