利用高频GPS技术探测强震地表动态位移和反演震源破裂过程

研究地震震源的破裂过程是认识震源运动学特性的最有效途径。近年来，高频GPS技术的出现为研究震源破裂过程提供了又一独立、可靠的地震波形资料，从而有助于更加客观、全面地描述震源破裂过程。随着"中国大陆构造环境监测网络"的顺利实施，将为我们提供丰富的、多尺度的地表运动观测资料。然而，目前国际上对高频GPS用于地震学的研究尚处于起步阶段，国内相关研究甚少。本项目拟将发展用于探测强震地表动态位移的精密高频GPS（1 Hz或更高）数据处理方法，探索进一步改善高频GPS定位精度的时空滤波算法，旨在获取高精度强震地表三维动态位移资料，并研究联合高频GPS和地震数据反演震源破裂过程的关键理论与方法，以获得稳定可靠的震源参数和破裂过程，从而为震源动力学机制的研究提供科学依据。本项目的开展可以拓展我国地壳运动观测网络的应用范围，挖掘更精细的地壳运动信息，对推进我国震源动力学的研究等方面具有重要的理论和现实意义。

在本项目资助下，紧紧围绕“如何提高高频GPS技术探测地表动态位移的精度”这一核心问题，发展了用于探测强震地表动态位移的精密高频GPS数据处理方法，详细地探讨了对流层延迟对GPS 动态时间序列的影响，提出了联合固定对流层参数和修改恒星时滤波算法来提高GPS动态时间序列的精度。利用我们提出的GPS动态数据处理方法，在“利用GPS高频动态时间序列检测周日和半周日地球潮汐形变”获取了全球范围内水平精度达0.1 mm 和垂直精度达0.3 mm的三维潮汐位移参数；并利用日本密集GPS台站高频动态时间序列检测到了由大地震激发的地球自由震荡频率。在GPS时间序列分析方面，尝试利用BFAST方法自动探测GPS时间序列中的突变点。本项目的研究成果为进一步认识地震和潮汐等地球物理机制提供重要的观测约束。