SNREI地球模型负荷勒夫数数值计算的新进展

基于Ｌｏｎｇｍａｎ和Ｆａｒｒｅｌｌ的表面负荷形变理论，深入研究计算ＳＮＲＥＩ弹性地球模型表面负荷勒夫数的数值计算方法，取得新的进展：采用了一种新的代换方法─ｒ￣ｎ因子法，比传统的无量纲化法简单易行，且能达到很高的计算精度；确立了检验表面边界条件、微分方程积分线性性和计算结果的收敛性，用于评价数值计算结果精度的有效准则；给出了ＰＲＥＭ地球模型的一组高精度计算结果．

SNREI地球对表面负荷和引潮力的形变响应

基于PREM模型 ,利用非自转、球型分层、各向同性、理想弹性 (SNREI)地球的形变理论 ,讨论了地球在不同驱动力作用下的形变特征 .采用地球位移场方程的 4阶Runge Kutta数值积分方法 ,解算了在表面负荷和日月引潮力作用下地球表面和内部形变和扰动位 ,并给出了地球表面的负荷Love数和体潮Love数 .结果表明在固体内核中的形变很小 ,液核中低阶 (n <10 )负荷位移随半径的变化非常复杂 .当负荷阶数超过 10时 ,地核中的形变和扰动位都很小 ,地球的响应主要表现为弹性地幔中的径向位移 ,且随深度增加急剧减弱 ,负荷阶数越高这种衰减的速度越快 .SNREI地球的地表负荷Love数和体潮Love数与信号频率的依赖关系很弱 .在计算体潮Love数的过程中 ,采用了SNREI地球的运动方程 ,同时考虑了由于地球自转和椭率引起的核幔边界附加压力 ,这一近似处理方法获得的结果能很好地符合地球表面重力潮汐实际观测结果 .

利用谱元法计算SNREI地球的表面负荷变形

谱元法作为一种基于变分原理的数值方法,已经成为地球动力学数值模拟的重要手段.本文旨在对Martinec(2000)正演模拟表面负荷问题的谱-有限元方法进行改进.简单地介绍了谱元法计算负荷边值问题的相关理论,并推导了中性分层液体中的平衡方程以及其对应的弱形式解.在地球半径方向上,采取高阶样条函数作为负荷解的基函数,并利用高斯-勒让德方法进行数值积分.均质地球模型数值试验表明,相较于Martinec的方法,本文方法可以有效地加快数值解的收敛速度.最后,利用PREM模型计算了SNREI地球的负荷勒夫数.数值计算结果表明本文方法的收敛性和稳定性都非常好.本文方法获得的负荷勒夫数与采用传统龙格-库塔积分方法获得的结果相对误差在0.01%的量级.

SNREI地球形变理论模拟研究进展

获取固体地球在内外力驱动下的形变特征是认识地球内部结构和动力过程的关键,全球和区域形变的观测与研究是高精度时空基准建立和维持的重要内容之一。本文系统介绍了地球形变理论模拟研究的主要进展,重点介绍了大气、海洋、陆地水和热在地表的负荷效应,以及内部的地震位错产生的形变问题。内容涉及基本的地球(热)弹性变形的初边值理论,及其有效求解方法与计算过程中遇到的困难及解决方案。最后在弹性形变的基础上,结合现今观测精度不断提高和人类活动对环境影响的背景,展望了未来在地球形变理论上的发展需求与应用前景。

基于地表负载一阶变化反演季节性地球形变

基于SNREI地球模型,利用IGS数据反演得到近10a的地表负载力矩变化,探索了季节性地球形变机制,发现地表负载力矩在mx、my、mz三个方向均有明显的周年项变化,进而指明固体地球也存在明显的季节性形变。mz方向的相位表明,每年的2、3月份北半球地表负载最大,而8、9月份南半球地表负载最大;每年的12月份地表负载力矩出现在中国境内,将会导致中国范围的测站在水平和垂直方向分别产生1mm和2mm左右的位移,这个位移量级对我国mm级CGCS2000框架所造成的影响是不容忽视的。