地球自由核章动时变特征及其激发机制

Based on the VLBI and superconducting gravimetric observations, the temporal variation of the Earth’s free core nutation and its excitation mechanism are investigated, which offers important reference to the Nutation-FCN model and related parameters at core mantle boundary. Based on the variation extracted from VLBI and SG observations, the contribution of atmospheric, oceanic and hydrologic angular momentum variation to FCN and the role of global inter-annual climate change in FCN variation are estimated. Based on the angular momentum conservation function of the Earth and fluid outer core, the excitation of geomagnetic coupling at core mantle boundary to the amplitude and period of FCN is also studied and related parameters at core mantle boundary are constrained with observed variation in FCN period. The contribution of geomagnetic variation to FCN variation is investigated by extrapolating geomagnetic jerks and surface geomagnetic variation observations to core mantle boundary.

依托甚长基线干涉测量（VLBI）和全球超导重力（SG）观测研究地球自由核章动（FCN）时变特征及其激发机制，为地球章动-FCN模型及核幔边界相关物性信息提供有价值的参考。基于VLBI和SG中提取的FCN时变特征，系统研究大气、海洋和陆地水角动量变化对于FCN的激发作用，分析全球年际气候变化对FCN振幅及相位时变特征的贡献；根据角动量守恒方程对FCN进行理论模拟，分析核幔电磁耦合变化对FCN振幅及周期的影响，结合地磁急变现象及地磁场长期观测数据外推至核幔边界，研究地磁场变化对FCN时变特征的激发贡献，基于实际观测的FCN周期时变约束核幔边界相关物性参数。

本项目依托甚长基线干涉测量（VLBI）和全球超导重力（SG）观测系统分析地球自由核章动（FCN）的周期、振幅及相位等的时变特征，基于大气、海洋、陆地水等地表流体层多源观测资料研究FCN时变特征其激发机制，主要研究内容涉及利用VLBI 和全球多台站SG 观测提取高精度FCN 时变信息，全面分析地表流体层和核幔电磁耦合对FCN 信号的激发机制。项目通过四年时间顺利按照计划内容完成了研究内容，取得了重要的进展，基于VLBI 和全球SG 台站观测，提取到了更精细可靠的FCN 周期时变信息，发现了FCN周期中存在的年际尺度时间变化特征，并且发现该时变特征与地磁急变现象相关，结合理论模拟约束核幔物性信息并给出了电磁耦合对FCN 周期时变特征的贡献分析，联合大气海洋角动量变化和相关气候变化资料，发现了气候变化与FCN 振幅相位时变特征的高度相关性。研究成果陆续发表在国内外高水平学术期刊，为地球章动-FCN模型及核幔边界相关物性信息的研究提供了有价值的参考。