利用现代大地测量观测数据研究青藏高原的粘滞结构

This project is to investigate the viscous structure of the Tibetan Plateau using GNSS and GRACE time-varying data. The aim is to explore the method of geodetic data inversion of earth viscosity structure, earth viscosity structure of the Tibetan Plateau, explain the current disagreement of the GRACE and GPS horizontal displacement, in order to explain the plateau uplift, tectonic deformation, plate collision with the accumulation of strain. The research content includes the establishment of time-varying load deformation theory for the viscoelastic spherical earth model, applying GPS and GRACE time-varying data, to get the viscosity structure of the Qinghai-Tibet plateau. The main method is to apply (visco) elastic dislocation theory, to derive the relation of the periodic time-varying load deformation and viscosity of the earth; the use of multi-channel singular spectrum decomposition technique (M-SSA) from GPS and GRACE time variable load periodic signal data; determining the viscosity structure of the Tibetan Plateau by the Monte Carlo inversion method etc.. Deepen the understanding of the Qinghai-Tibet Plateau uplift and deformation, expand the application of geodetic data in the study of the earth's structure, improve the understanding of the earth's load deformation and internal structure.

该项目利用GNSS和GRACE的时变数据研究青藏高原的粘滞结构，目的是探索利用大地测量数据反演地球粘滞结构的方法，得到青藏高原地区的地球粘滞结构，解释目前GRACE和GPS水平位移不符合的问题，为解释高原高原隆升、板块碰撞变形、构造带应变积累等地球动力学问题提供服务。研究内容为建立粘弹球形地球模型的地表时变负荷变形理论，给出利用GPS和GRACE时变数据反演地球粘滞结构的方法和计算程序，得到青藏高原的粘滞结构。主要技术途径是借鉴(粘)弹地震位错理论，从理论上导出周期性时变负荷变形和地球粘滞度的关系；使用多通道奇异谱(M-SSA)分解技术从GPS和GRACE时变数据中提取周期性的负荷信号；通过贝叶斯、蒙特•卡罗等反演方法确定青藏高原地区的粘滞结构。加深对青藏高原隆升、变形的认识，拓展大地测量数据在地球结构上的应用研究，提高对地球负荷变形和内部结构的理解和认知水平。

该项目利用GNSS和GRACE的时变数据研究青藏高原的粘滞结构，目的是探索利用大地测量数据反演地球粘滞结构的方法，得到青藏高原地区的地球粘滞结构，解释目前GRACE和GPS水平位移不符合的问题，为解释高原高原隆升、板块碰撞变形、构造带应变积累等地球动力学问题提供服务。研究内容为建立粘弹球形地球模型的地表时变负荷变形理论，给出利用GPS和GRACE时变数据反演地球粘滞结构的方法和计算程序，得到青藏高原的粘滞结构。加深对青藏高原隆升、变形的认识，拓展大地测量数据在地球结构上的应用研究，提高对地球负荷变形和内部结构的理解和认知水平。.该项目执行顺利，在理论、方法、数据处理以及物理解释上均取得了重要进展。我们提出了新的地震位错理论一均质粘弹地球模型的地震变形的解析解（Tang and Sun*, JGR-Solid Earth, 2018）；提出了粘弹地球模型的同震/震后变形的渐近解（Tang and Sun*, Geophys. J. Int., 2018）；提出了真实重力粘弹性地球模型地震后变形计算的新方法（Tang and Sun*, 2019, JGR-Solid Earth）；研究了小空间尺度和局部化质量源GRACE-mascon解的空间分辨能力（Zhang et al., GJI, 2019）；提出了利用重力卫星GRACE和GPS数据联合反演大地震的震源破裂滑动分布（Zhou et al., EPP, 2018）的方法；首次利用GRACE时变重力研究青藏高原隆升与莫霍面变化问题（Rao and Sun*, JGR-Solid Earth, 2021），等等。详细科研成果见成果报告。.在该基金的支持下，一共发表了31篇科学论文，其中22篇SCI索引，3篇ESCI索引，2篇EI索引，1篇CPCI索引论文；其中9篇为Nature-indexed论文。所有论文均标注了国家自然科学基金（批准号：41774088）的支持。其中，该项目的第一标注论文12篇，第二标注论文7篇，其余为第三和第四标注。.项目培养了十多名优秀的研究生，其中两名博士毕业生获得了中国科学院优秀博士论文奖（百篇优博），中国科学院院长奖以及多项其他奖励。项目团队在2021年获得了中国测绘学会技术进步奖一等奖，中国地球物理学会科学技术进步奖一等奖，等多项奖励。