陆态网络连续重力台站背景噪声模型构建及其应用

The background noise level at a station is a key index for estimating the quality of data and the observation environment, so the quantitative evaluation of it is a vitally basic work and has a good reference value and prospect. 30 continuous gravity stations covering the mainland China have been laid in the Crustal Movement Observation Network of China (CMONOC) , but there are only a few detailed studies on the background noise levels at these stations. In this project, based on the high-precision gravity observations offered by the CMONOC, the background noise levels at all the continuous gravity stations will be obtained systematically by using a unified method of quantitative evaluation, and then the distribution characteristics of background noise at different tectonic blocks will be discussed and the background noise model of the gravity field in China be initially built, which will provide a reliable numerical basis for estimating the quality of data and the potential to detect weak signals at stations. On that basis, by using data records from all the low-noise continuous gravity stations, higher signal-to-noise ratio free oscillations excited by large earthquakes will be observed and weak background free oscillations will be detected whose excitation source distributions and excitation mechanisms will be studied, all of which will contribute to constrain the earth's interior structure and geodynamic processes.

台站背景噪声水平是评价观测数据质量和台站观测环境优良水平的一个关键指标，对其进行定量评估是重要的基础性工作，具有较好的参考价值和应用前景。中国大陆构造环境监测网络（“陆态网络”）布设了覆盖中国大陆的30个连续重力观测台站，然而对其背景噪声水平的系统细致研究少之又少。本项目旨在以陆态网络连续重力台站提供的高精度重力观测资料为基础，采用一套统一的定量评估方法，系统获取所有连续重力台站的背景噪声水平，并分构造块体讨论背景噪声分布特征，初步建立中国大陆重力场背景噪声模型，为评估台站观测数据质量和微弱信号监测能力提供可靠的数值依据；在此基础上，联合低噪声台站获取较高信噪比的地震激发自由振荡，检测较微弱的背景自由振荡并探讨中国大陆该信号的激发源分布与激发机制，从而进一步约束地球内部结构和地球动力学过程。

台站背景噪声水平是评估观测数据质量和台站观测环境优良水平的一个关键指标，对其进行定量评估是重要的基础性工作，可为台站选址、仪器校正、台站进行地球动力学研究的潜力评估等提供了必要的前提和参考。.本项目依托陆态网络30个连续重力台站提供的高精度重力观测资料，基于重力残差最平静期功率谱方法，系统获取所有连续重力台站的背景噪声水平，并分构造块体讨论了背景噪声地域分布特征，初步建立中国大陆重力场背景噪声模型。在此基础上，联合低噪声台站获取较高信噪比的地震激发自由振荡，并与理论模拟结果（本征频率）进行对比分析；同时，区别于以往地震台网手段，联合低噪声重力台站探测微弱的地球背景自由振荡信号，分析其季节性和年际性变化规律，结合海气数据探索其可能的激发机制，从而进一步约束地球内部结构和地球动力学过程。.本项目研究发现：1）中国大陆沿海附近及青藏高原东南部背景噪声较大，这与沿海地区复杂的海洋效应、青藏高原东南部异常的地下构造及活跃的构造运动有关；2）利用低噪声台站积谱可以获得信噪比堪比超导重力仪的自由振荡简正模，且与理论计算结果差异小于0.25%；3）尽管大气/海洋扰动均是背景自由振荡的可能激发机制，但5 mHz以下频率范围大气是主要的激发机制，海洋激发则次之，同时海洋扰动在不同时间段所起的作用不同。