《地球的自由核章動及核幔耦合》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由徐建橋擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：地球的自由核章動及核幔耦合
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐建橋
- 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
核幔耦合研究是地球深內部動力學研究的基礎和國際前沿課題，自由核章動（FCN）實質上是核幔之間的相對運動，其觀測包含了核幔耦合、核幔邊界的形狀及其附近介質特徵的非常重要的信息，為相關問題的研究提供了最直接的觀測量。依託全球地球動力學國際合作計畫（GGP），通過廣泛的國際合作，採用GGP觀測網中全球超導重力儀（SG）長期連續的觀測資料，研究FCN和核幔耦合。利用整個地球和地核相互耦合的角動量平衡方程，結合邊界層理論，從理論上研究核幔不同耦合機制下地球近周日自由擺動的運動特徵。採用相同方法系統分析處理全球SG數據，利用有效的迭積和數理統計技術，儘量壓制局部背景噪音，精密確定FCN參數。分析、比較理論計算結果與全球SG觀測迭積結果，對核幔邊界的形狀參數及其附近介質的粘滯度等物理參數作出修正。本項目是目前國際地學界比較關注的基礎前沿課題，研究結果可為了解地球深內部的結構和動力學過程提供有價值的約束。
結題摘要
核幔耦合研究是地球深內部動力學研究的基礎和國際前沿課題，自由核章動（FCN）實質上是核幔之間的相對運動，其觀測包含了核幔耦合、核幔邊界的形狀及其附近介質特徵的非常重要的信息，為相關問題的研究提供了最直接的觀測量。圍繞本項目的研究目標，系統開展了地球的潮汐、核幔耦合及核心平動等方面研究，取得了重要進展。（1）重力潮汐和非潮汐變化特徵研究：綜合分析處理了超導重力儀（SG）全球觀測網中長期連續的觀測資料，精密確定重力潮汐參數，研究了重力潮汐參數的空間分布特徵。著重研究了中國武漢基準站和新建的拉薩台重力潮汐和非潮汐變化特徵，觀測結果系統反映了非流體靜力平衡、非彈性地球對2階和3階引潮力的回響特徵，側向非均勻性對地球的潮汐回響具有顯著影響；現有的武漢國際重力潮汐基準在半日頻段非常精確，但在周日頻段存在比較明顯的偏差，需要進一步精化。對於中國大陸的大地測量觀測，固體潮可以採用Dehant等考慮地球內部介質非彈性和非流體靜力平衡建立的固體潮理論模型或Xu 等基於全球SG觀測建立的重力潮汐全球實驗模型作為參考和改正模型，海潮負荷效應應該採用Nao99作為改正模型。（2）自由核章動參數精密確定及其核幔耦合的約束：利用整個地球和地核相互耦合的角動量平衡方程，結合邊界層理論，研究了核幔不同耦合機制下地球近周日自由擺動的運動特徵。結果表明，電磁和粘滯耦合對FCN周期的影響很小，僅為1～2恆星日，但對品質因子影響非常顯著。採用有效的迭積和數理統計技術，儘量壓制局部背景噪音，引入貝耶斯估計方法，綜合利用SG和VLBI資料，精密確定FCN參數。分析、比較理論計算結果與VLBI和全球SG觀測迭積結果，發現了FCN周期10年尺度的變化特徵，對核幔邊界的形狀參數及其附近介質的粘滯度等物理參數提供有效約束。（3）核心平動振盪理論模擬和實驗探測及其液核底部介質特徵的約束：通過對SNREI地球的自由振盪運動方程的數值積分，系統研究了地球內部介質分布異常對核心平動振盪（Slichter模）周期的影響，及其地震激發的可能性。結果表明，Slichter模周期對地球內部精細結構的依賴性不強，但對液核下邊界密度差非常敏感，地震可能激發的該簡正模幅度是有可能被超導重力儀探測到的。根據Slichter模三重譜線的分布特徵，採用全球SG探測到可能來自核心平動的信號，並對液核下邊界的密度分布給出了直接約束。
