下一代地球章动模型和地球内部形状理论研究

It has been shown that the IAU standard nutation model, published in 2002, is of big problems, IAU and IAG are therefore preparing to establish a joint workgroup on the theory of earth rotation, and its main goal is to study and publish a new nutation model of more consistent and precise for recommendation as next IAU standard nutation model. Considering the key unsolved questions in the nutation study, i.e., the significant difference between the theoretical calculated values and observation of free core nutation (FCN) period, retro-annual nutation amplitude and global dynamical flattening, we propse here to study the theory of the figure of the Earth interior, nutation theory itself, and various core-mantle coupling mechanisms. They are in detail: 1) to consummate our own theory of the figure of the Earth interior by introducing geoid as a constraint or boundary condition; 2) by using finit element method, to study how the couplings of figure-pressure and viscosity near core-mantle boundary influence the FCN period and the retro-annual nutation; and 3) to publish our more consistent nutation model for competition.

研究表明，本世纪初发表的地球章动标准模型存在较大的问题，因此IAU与IAG正在筹划成立"地球自转理论联合工作组"，核心目标是在近期研究出一个更完善、更自洽的地球章动新标准模型。本项目围绕章动研究中的几个关键问题（即自由核章动(FCN)周期、逆向周年章动项、全球动力学扁率等的理论计算值与观测值之间有明显的偏离），从地球内部形状理论、章动理论本身及核幔各种耦合机制三方面入手：1) 引入观测的大地水准面做为约束条件，使我们近期完成的地球内部的形状与重力势理论更趋完美；2) 尝试用有限元方法研究核幔边界的形状－压力矩和粘滞耦合对FCN周期和逆向周年章动项的影响；3) 为最终得到更自洽的章动模型做好准备。

研究表明，本世纪初发表的地球章动标准模型存在较大的问题，因此IAU与IAG正在筹划成立"地球自转理论联合工作组"，核心目标是在近期研究出一个更完善、更自洽的地球章动新标准模型。本项目围绕章动研究中的几个关键问题（即自由核章动(FCN)周期、逆向周年章动项、全球动力学扁率等的理论计算值与观测值之间有明显的偏离），从地球内部形状理论、章动理论本身及核幔各种耦合机制三方面入手，进行了研究。.1) 提出并发展了一套Galerkin积分方法（即分层谱方法）和适用于任意非对称形状、可替代广义球函数的线性函子表示方法，并将它们应用于FCN等本征模研究，计算结果约为435恒星日，很好地解释了观测结果。.2) 改进了NMWT方法及应用于定量提取日长变化的6年信号，并将之解释为内核-液核-地幔之间的耦合作用，依此对核幔边界CMB的磁场和电导率等参数做出约束。.3) 引入观测的大地水准面做为约束条件，使我们近期完成的地球内部的形状与重力势理论更趋完美。.4) 利用多种资料联合反演了月球和行星的内部结构;利用月球重力场和地形研究了月海玄武岩厚度，建立了一个月海玄武岩厚度模型。.5) 共计发表了7篇期刊论文（含6篇SCI），在国际主要的相关学术会议上共8次受邀作了8个邀请报告，毕业两位博士，主办一次国际学术研讨会（SOC主席）。