地球低阶重力场异常变化研究

The Earth is a complex dynamic system that has a mobile atmosphere，oceans and water.These processes redistribute the Earth's mass and consequently affect the Earth's gravitational field over time and space. The study on the Earth's gravity field from space geodetic measurements is an important work， and it can monitor the variations of the Earth's environments.In this project, .the latest data from SLR satellites will be used to compute the high-precision variations of the low degree zonal harmonics of the Earth's gravity field; the various characteristics and their reasons will be studied ,especially the anomalous variations in recent years.The results obtained from this project can play an important role in the field of geophysics and the precision space measurement.

地球的大气圈、水圈和固体地球组成了一个复杂而且变化的动力学系统，这一系统内部的物质质量迁移将产生地球重力场的变化。利用高精度的空间技术测定地球重力场变化可以研究地球表面流体质量迁移及其运动特性，并能够为地球大尺度的环境变化提供及时的监测。本项目将利用多颗人卫激光卫星最新观测数据解算高精度的低阶重力场的变化，主要研究近几年地球重力场变化特性，尤其是异常变化，并探求其激发机制。该研究对于地球物理学和其他精密空间测量领域具有重要的理论意义和参考价值。

地球的大气圈、水圈和固体地球组成了一个复杂而且变化的动力学系统，这一系统内部的物质质量迁移将产生地球重力场的变化。利用高精度的空间技术测定地球重力场变化可以研究地球表面流体质量迁移及其运动特性，并能够为地球大尺度的环境变化提供及时的监测。地球重力场的一阶项与地心有关。若将整个地球看作一个封闭系统，在不受任何外力影响情况下，从空间观测包括大气、海洋和陆地水在内整个地球的质量中心（CM）是不动的，但是当地球表面发生大尺度物质迁移(大气、海洋、雪、土壤湿度和冰川等)，一阶带谐项不为0时，就会引起几何中心（CF）相对于CM发生移动，该移动被定义为地心运动。. 本项目主要开展两方面的工作。第一，关于地心运动非线性变化的研究。只讨论物质负荷引起的CF移动，而忽略非物质负荷部分引起的移动，例如基岩热膨胀。采用30天平均（1983年至2008年）的大气、海洋、土壤湿度、雪，海平面变化，大陆冰川和冰盖全面的地球表面物质负荷数据开展地心十年尺度非线性运动研究及其对ITRF原点的影响。研究结果发现，1998年前后，地球表面大尺度物质迁移呈现了非线性变化；地球物理模型引起的1983年至2008年的地心运动序列在1998年之后存在着明显的趋势变化，尤其是在Tz方向；SLR解序列看到的1998年后的趋势变化不完全是误差，至少有42%可以由地心运动的非线性变化解释，真实地反映了地表物质的非线性重新分布；目前的真实的非线性地心运动还没有被足够重视，假如地心运动的非线性变化超过0.1mm/yr，其对许多地球物理的研究产生的影响很大以至于其不能被忽略。因此要想达到0.1mm/yr的参考系稳定性，真实地心运动的非线性变化和参考系原点线性运动模型间的矛盾必须要考虑。第二，关于地球低阶重力场系数J2异常变化的研究。利用多颗人卫激光卫星最新观测数据解算高精度的低阶重力场的变化，以及大气、海洋、土壤湿度、雪，海平面变化，大陆冰川和冰盖（来自于GRACE结果）的地球表面物质负荷数据研究近几年地球重力场变化特性，尤其是异常变化，并探求其激发机制。研究发现，两个时间序列吻合的很好，J2变化序列在2005年至2010年都存在着类似于“1998异常”的又一次异常变化，这种年际变化与地表物质的重新分布有关。