天文地球動力學是一門新興交叉學科。地球動力學研究地球的整體性或大尺度形變和運動的動力學過程,包括地球的形狀變化、地殼的形變和運動、地球磁場和重力場的起源、變化等等。
天文地球動力學,天文地球動力學的主要研究內容,天文地球動力學研究中心,天文地球動力學聯合研究中心,亞洲-太平洋地區空間地球動力學計畫(APSG),
天文地球動力學
自20世紀70年代以來,現代空間對地觀測技術(VLBI、SLR、LLR、GPS等)得到迅猛發展,使得測量地球的整體性和大尺度運動變化的精度有了數量級的提高,也使得對地球各圈層(大氣圈、水圈、岩石圈、地幔、地核)運動變化的分別研究發展到把地球各圈層看成一個完整的體系,研究其間的相互作用的動力學機理,從而形成了天文學與地學(地球物理學、大地測量學、地質學)以及與大氣科學和海洋科學等的交叉學科――天文地球動力學。
天文地球動力學除了用天文手段高精度、高時空解析度地探測和研究地球整體和各圈層物質運動狀態之外,還包括建立和維持高精度地球和天球參考系;綜合研究地球和其它行星的動力學特性及動力學演化過程;空間飛行器的深空探測、精密定軌和導航定位等的理論和技術的研究和套用;現代空間技術數據處理的理論和方法的研究,以及相應的大型軟體系統的建立和套用等等。
因此天文地球動力學是一門兼具基礎理論和實際套用的綜合性學科。
天文地球動力學的主要研究內容
地球自轉變化(地極移動和日長變化)的檢測、分析和預報,自轉變化的激發機制研究,海潮和固體潮的檢測,天文常數測定等;
全球板塊運動和區域性地殼形變的測定和研究,地心位置和運動的測定,地面台站相對地心的位置和運動的測定和研究,地球參考架的建立和維持的研究;
恆星和緻密射電源的位置和自行的測定,天球參考架的建立、擴充和維持,各種天球參考架的比較和連線的研究;
空間飛行器精密定軌理論和套用的研究,GPS導航、定位和空間天氣與氣象學套用的研究;其它衛星導航定位系統(如北斗、加里略等)的理論和套用研究;
海平面變化的檢測、分析和成因研究;海洋環流模型的建立、模擬和驗證;
地球重力場的檢測、模擬,和精密重力場模型的建立研究;用重力場模擬數據反演地表(大氣、海洋、水文和冰層)和內部(地幔對流)質量遷移過程,以及與地球長期氣候變化的關係研究;
行星地球內部結構、流體和磁流體動力學過程和耦合機制研究,以及它們在其它類地和類木行星上的套用研究;
各種空間技術的觀測和數據處理的理論、誤差分析、數據處理軟體系統的建立和改進研究;
各種觀測數據的收集、整理、以及資料庫建立、維護和套用等。
天文地球動力學研究中心
天文地球動力學研究中心成立於1995年7月,中心主任分別是黃珹(1995-2007)和吳斌(2007-)。
目前中心包括五個創新研究團組,分別是:
空間飛行器精密定軌及其套用 (首席研究員:胡小工)
地球自轉變化 (首席研究員:廖新浩)
射電天體測量和天球參考系 (首席研究員:唐正宏)
衛星雷射測距技術和套用 (首席研究員:吳斌)
空間測量技術對類地行星監測 (首席研究員:平勁松)
中心現有在崗的研究人員和工程技術人員共約40人,其中中科院院士1名,研究員12名, 副研究員6名,助研13名,高級實驗室2名,初級人員4名;在這些人員中有博士生導師10名,分別是葉叔華、楊福民、朱文耀、黃珹、廖新浩、吳斌、平勁松、黃乘利、胡小工、李金嶺。現有碩士、博士研究生約30名。
天文地球動力學聯合研究中心
天文地球動力學研究中心與中科院大地測量與地球物理研究所(武漢)和上海同濟大學聯合倡議,共同組建了“天文地球動力學聯合研究中心”(1999.12),這是落實科教興國戰略,實施知識創新工程的舉措之一,是促進天文地球動力學的深入發展,鞏固和加強中國在該領域中的學術地位,進一步推動院內外科研力量的聯合,合理利用現有的資源而進行的跨地區、跨研究所建立新體制和機制的一個有益的嘗試。
亞洲-太平洋地區空間地球動力學計畫(APSG)
由葉叔華院士倡導並得到亞洲太平洋地區眾多國家和地區支持的“亞太空間地球動力學計畫”(APSG)(1996.05-)是一項內容廣泛的國際合作項目。ASPG中央局(秘書處)設在上海天文台天文地球動力學研究中心,中央局主任為黃誠研究員;ASPG執委會主席先後為葉叔華院士(1996-2007)和許厚澤院士(2008-)。至今APSG計畫已經組織了多次VLBI和SLR國際聯測,參加GPS全球網,已在板塊運動和地球參考架,亞太地區地殼形變、海平面變化、GPS氣象學、地球重力場、綜合孔徑雷達干涉技術等等領域取得廣泛成果,先後召開8屆APSG國際學術會議,交流這些成果和研究進展。