基于InSAR/GPS的青藏高原地壳运动速度场及其变形模型研究

Crustal velocity field is crucial to study the mechanisms of continental deformation and earthquakes in the Tibetan Plateau. The current GPS velocity field provides an excellent reference frame and reveals a global picture on large-scale deformation in Tibet. However, its spatial resolution is low due to difficult access to most parts of the plateau. Since early 1990s, ESA has launched ERS-1/2, Envisat and the recent Sentinel-1A satellites, hence we can significantly improve the spatial resolution of GPS velocity field using InSAR. Here we propose 1) to develop an approach for inverting velocity field using InSAR and GPS; 2) to determine a large-scale horizontal velocity field using InSAR and GPS data over the whole Tibetan Plateau; 3) to develop the kinematic and dynamic models on Tibet deformation constrained by the horizontal velocity field; 4) to develop a novel approach for 3D time-variable velocity field using continuous GPS and Sentinel-1 observations, and utilise it in north-eastern Tibet. Our primary aim is to develop a prototyping methodology for the next generation of geodetic velocity field in China continent. The outcomes will be able to provide keen datasets and valuable thoughts on the mechanisms of continental deformation and the earthquake hazards in Tibet.

地壳运动速度场是揭示青藏高原构造变形机制和掌握地震活动规律的关键依据。目前以GPS为主建立的速度场为研究大尺度构造变形提供了完善的框架，呈现了清晰的全局运动特征，然而受观测条件等限制，其空间分辨率还不够。自90年代初至今，欧空局ERS-1/2和Envisat卫星采集了大量的数据，2014年又发射了Sentinel-1A，这使得利用InSAR加密GPS速度场具有广阔的前景。基于此考虑，本项目拟研究：1)建立完善的InSAR/GPS联合反演速度场的方法；2)联合InSAR与GPS建立整个青藏高原精细的水平速度场；3)基于此速度场建立青藏高原构造变形的运动学和动力学模型；4)以青藏高原东北缘为实验区，探索利用CGPS和Sentinel-1数据建立三维时变速度场的方法。本项研究旨在探索建立下一代中国大陆地壳运动速度场的新方法，并为青藏高原构造变形机制和地震灾害研究提供关键的基础数据和理论依据。

地壳运动速度场是揭示青藏高原构造变形机制和掌握地震活动规律的关键依据。随着以GPS和InSAR为代表的空间大地测量数据的丰富，以大地测量手段研究青藏高原构造变形成为当前国内外研究的重点方向。本项目通过处理分析近20年来的GPS和InSAR资料建立青藏高原地壳运动速度场和应变率场，并讨论青藏高原的变形机制。项目执行四年中，课题组围绕青藏高原构造变形这一中心问题开展工作，主要成果包括：（1）精化GPS数据处理方法，获得了中国大陆及其邻区地壳运动速度场和应变率场（Zheng et al., 2017 JGR），并基于此开展中国大陆中长期地震预报（Zheng et al., 2018 GRL）；（2）改进GPS/InSAR联合建立地壳运动速度场的方法，以此先后获得了青藏高原中南部、川滇地区以及整个青藏高原的地壳运动速度场（Wang et al., 2019 GRL），并应用在安拉托利亚、Afar等地区大尺度地壳运动研究中（Weiss et al., 2020 GRL, Pagli et al., 2019 Geology）；（3）以Sentinel-1卫星InSAR数据研究了门源地震的同震变形（Wang et al., 2017 IJAEOG），提出了基于特征点的偏移量追踪算法，并以此研究了尼泊尔地震、智利地震、新西兰凯库拉等地震的同震变形。截止目前已经发表9篇论文，其中国际一流SCI论文7篇，部分研究工作的论文仍在撰写中。项目成果能够为认识青藏高原的构造变形机制和地震危险性提供重要的基础资料，研发的方法和软件对于其它区域地壳形变与地震研究具有一定的参考意义。