《利用多源空間大地測量數據反演地表質量重新分布》是依託武漢大學，由魏娜擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：利用多源空間大地測量數據反演地表質量重新分布
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：魏娜
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
地表質量重新分布（包括大氣、海洋和內陸水）對研究全球水循環和氣候變化至關重要，也是影響國際地球參考框架ITRF建立和維持的主要誤差源之一。本項目擬研究利用多源空間大地測量數據（GPS/SLR/GRACE/海底壓強模型）反演地表質量重新分布的理論和方法。重點突破利用主成分分析方法消除GPS監測站的技術相關誤差；建立統一CM（地球質量中心）框架下的聯合反演方法；利用赫爾墨特方差分量估計確定聯合反演的隨機模型；實現長期性地表質量重新分布和冰川均衡調整（GIA）的分離等關鍵問題。提供一套1～60階的季節性和長期性表面密度球諧係數（包括地心運動）以及實測GIA係數，初步探索全球非比容海平面的變化規律,進一步挖掘空間大地測量技術（尤其是GPS）在地球物理學研究套用中的潛力。本課題可為利用空間大地測量技術研究全球質量變化提供新的思路，同時可用於ITRF原點的精化，具有重要的科學意義和研究價值。
結題摘要
本項目研究利用空間大地測量數據反演地表質量重新分布的理論和方法，明確不同空間大地測量技術監測地表重新分布的能力，為精化現有地球參考框架，實現毫米級地球參考框架的長期目標奠定基礎。主要研究成果為： 從理論解釋和仿真數據兩方面證明GPS數據處理應採用不包含尺度參數的六參數轉換，並儘量選取均勻分布的測站將瞬時站坐標轉換到指定的框架下。避免瞬時站坐標中尚未模型化的季節性地表負載影響平移參數（地心運動）和尺度參數的估值，進而影響測站坐標。 研究了GPS/GRACE地表形變周年變化的一致性，表明高程方向具有較好的一致性，水平方向差異明顯。從三個方面分析了GPS/GRACE水平方向地表形變差異：GPS站時間序列間的不確定性，熱彈性形變和區域形變。結果表明，由溫度變化引起的熱彈性形變是導致GPS/GRACE的南北方向差異（至少50%）的主要原因之一。因此利用GPS數據研究地表質量重新分布時必須消除熱彈性形變的影響。區域負載對GPS/GRACE水平方向差異的影響也是不可忽略的，特別是對歐洲區域。 利用GPS和ECCO聯合反演了表面密度球諧函式。通過在聯合反演的GPS部分加入平移參數有效地消除了GPS殘差中的非質量誤差；採用方差分量估計對OBP定權，確定了聯合反演的隨機模型，結果表明5°×5°的ECCO格網的精度是1.4 cm。探討了GPS和ECCO模型對聯合反演的貢獻，結果表明GPS對地心運動的貢獻要大於ECCO，尤其是GY和GZ。GPS水平方向形變的加入可有效提高地心運動的質量（尤其GY方向）。基於GPS/ECCO的地心運動與SLR的相關係數在XYZ三個方向上分別為0.74，0.64和0.62。基於GPS/ECCO的地心運動的精度分別為XY方向0.5mm，Z方向1.0mm。 利用GRACE、ITRF2008 地錶速度場和海底壓強模型同時分離長期性地表質量重新分布和GIA信號。與已有文獻不同，僅採用GPS高程方向的長期趨勢作為輸入數據：因為GPS水平方向包含的質量變化和GIA信號比高程方向要弱，避免採用GPS水平方向時引入過多的待估參數。結果表明，地表質量變化引起的地心運動的線性項的XYZ方向分別為-0.17mm/yr，0.03mm/yr和0.57mm/yr。 研究目標已全面完成，發表已標註國家自然科學基金資助的SCI 論文5 篇，國核心心論文3篇，會議論文2篇。
