區域約束條件下利用GRACE衛星求解時變重力場方法研究

《區域約束條件下利用GRACE衛星求解時變重力場方法研究》是依託河海大學，由Vagner G·Ferreira擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：區域約束條件下利用GRACE衛星求解時變重力場方法研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：Vagner G·Ferreira
• 依託單位：河海大學

項目摘要

近幾年探測地球重力場變化的技術得到快速發展，人們利用GRACE衛星每月提供的觀測數據可以獲取地球重力場變化量，進而獲得地球內部質量的變化。但是要進一步提高區域範圍內的地球內部質量變化探測能力，需要分析K-波段觀測資料，而利用基於正交函式的常規方法處理每月這些觀測資料時，相關噪聲去除是目前面臨的關鍵問題。本項目旨在研究附帶區域約束條件的重力場反演新方法，採用Mascon方法求解球諧係數，將地理位置和時間相關的係數作為約束條件求解病態線性方程，以得到穩定的解且消除相關噪聲的影響。項目採用理論方法與套用研究相結合，其研究成果可用於監測我國區域地下水的分布及其變化趨勢。

結題摘要

觀測和監測水循環過程中的不同環節以及他們的動力學過程是理解並預報洪水、乾旱等周期性發生在中國眾多省份自然災害的必要步驟。因此，監測區域尺度水循環對於更好的理解地球環境變化並降低其帶來的相關危害具有重要意義。作為水循環的重要環節，陸地水儲量不僅可以揭示極端氣候狀況而且還可以總體上反映水分盈虧量（降雨量減蒸發量）的變化。監測陸地水儲量時空變化，需要一個全國範圍的水文氣象網，然而由於中國幅員遼闊、地形複雜，覆蓋全國範圍的實地水文氣象數據通常是無法得到的。但是，在這些缺乏實地數據的地方，我們可以使用空間測地感測器，通過衛星重力測量反演陸地水儲量變化。一個目前在軌運行的衛星重力測量計畫是美國國家宇航局（NASA）與德國宇航中心（DLR）聯合開發的重力恢復與氣候試驗計畫（GRACE）。但是，當前方法中水儲量大多是基於球諧係數計算得到的，這種方法並沒有充分利用衛星觀測數據的根本解析度。所以，為了得到更精確的GRACE計算的陸地水儲量結果，開發一種新的區域恢復地球重力場的方法是十分必要的。與傳統的質量集中法（mascon）相比，最初為模擬地形質量引起的地球重力勢而提出的Tesseroid 方法也是一種可行的恢復重力場方法。本項目提出了tesseroid mascon恢復地球重力場的新方法，並研究了利用此方法基於GRACE星間變化率計算陸地水質量變化的可行性。通過本項研究證明，和傳統建立mascon模型方法相比，tesseroid mascon方法具有更大可行性以及優勢。