中国沿海海洋潮汐特征的GPS响应研究

The ocean tide is the most familiarly natural phenomenon. Understanding the rule of ocean tide becomes the significant research orientation in the physical oceanography. This proposal focuses on the determining method of the characteristic of the ocean tide constituents, based on the GPS response induced by the Ocean Tide Loading/OTL. This content belongs to the cutting-edge and interdisciplinary subject between GPS and Tidal science. The OTL constituents mainly include K1, O1, P1, Q1, M2, S2, N2, and K2, together with the Non-Tidal Ocean Loading/NTOL, which can stand for the ocean tide feature in the China Sea. In this proposal, the impact factor will firstly diagnosed on the ocean tide loading constituents, such as orbital residual, datum selection and tropospheric delay coupling. Then, the estimating parameter model will be established for the eigenvalues of the OTL constituents, where the amplitude and initial phase of the OTL constituents are regarded as the unknown parameters. Based on the result of data-processing over the Chinese coastal GPS measurements, the eigenvalues of the OTL constituents and the NTOL will be analyzed in spatial and temporal over the Chinese coast. Finally, the relationship between GPS response and the characteristic of ocean tide will be built in spatial and temporal. The assessment will be done for the proposal method, based on both of the global ocean tide model and the tide levels observation data. Therefore, this proposal will explore further the GPS application and enrich the research direction of the physical oceanography. It will provide a new method to monitor the ocean tide variation, but also offer the OTL correction service for the precise positioning around the Chinese ocean. This will be serviced for the oceanography research and development.

利用沿海GPS信号的海潮负荷响应研究海潮特征，是GPS与潮汐科学的新兴交叉学科内容，也是前沿的研究方向。本项目通过主要海洋分潮负荷影响因子的诊断，分析轨道残差、基准选择和对流层延时耦合等因素的影响，优化GPS数据处理模式；然后，构建分潮特征值未知参数模型，通过法方程叠加和参数消除等方式，着重研究K1、O1、P1、Q1、M2、S2、N2、K2分潮特征值的计算方法，分析不同海域非周期性海潮负荷影响，获取中国典型海域的海洋潮汐特性；最后，经过海潮模型和实测潮汐资料的比较，评价GPS反演海潮特性的准确度，分析主要分潮时空变化特性并建立GPS响应因子。本项目的研究进一步拓展了GPS的应用领域、丰富了潮汐科学的研究方向，不仅为中国沿海海洋潮汐监测和研究增加了新的手段，也为沿海GPS精密定位提供了精确的海潮负荷改正，服务于海洋科学研究和开发利用活动。

利用沿海GPS信号的海潮负荷响应研究海潮特征，是GPS与潮汐科学的新兴交叉学科内容，也是前沿的研究方向。本项目主要研究内容及其重要结果如下：（1）主要海潮模型在中国沿海负荷影响一致性研究，发现NAO.99b、FES2004、GOT4.8、TPXO.7.2、CRS4.0等五个全球海潮模型计算的海潮负荷效应基本一致，也符合我国沿海潮汐特征，但NAO.99b模型结果与GPS定位结果更为符合。（2）基于频谱分析提取海潮负荷方法研究，提取了GPS-PPP坐标序列中海潮负荷效应的频率、振幅和初相等特征信息，分潮频率的反演误差小于1.4%，反演振幅与三种全球模型具有较好的一致性，GPS反演的海潮负荷改正模型相对于3种全球模型的定位改正效果略佳。（3）利用双差GPS提取海潮负荷参数方法研究，建立了8个主要海洋分潮的振幅、初相等特征参数的估计模型，通过单天解法方程叠加，最后得到了8个分潮的特征值；与NAO99b模型值之间的均方根比较，发现二者之间几乎一致，但是利用双差GPS计算的海潮负荷参数比全球模型的定位结果略优，可以消除基线向量中周期信号的影响。（4）GNSS站点的非海洋潮汐负载影响研究，发现长江口和钱塘江口的GNSS站点受到海潮和陆水的共同影响，陆水引起的NTOL影响对站点精度影响约为2-3mm，海潮模型改正海潮负荷效应的精度由入海口到外海逐步提高。本项目的研究进一步拓展了GPS的应用领域、丰富了潮汐科学的研究方向，不仅为中国沿海海洋潮汐监测和研究增加了新的手段，也为沿海GPS精密定位提供了精确的海潮负荷改正，服务于海洋科学研究和开发利用活动。