大气负荷对地壳形变和重力场的影响研究

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随着现代大地测量技术的日益发展、数据处理方法的不断发展丰富,大气变化对于地壳形变、重力场的负荷响应需要加以重视。大气的负荷效应为直接效应与间接效应之和,直接效应即为质量变化产生的直接效应,间接效应是质量负荷作用下弹性地球发生的变形效应,同时弹性地球变形导致内部物质重新分布产生附加效应。  以全球大气及负荷形变场为参考场,按负荷形变移去恢复方法,计算三峡地区每月大气压变化引起的地壳及重力场形变。由全球大气等效水高格网文件,进行规格化球谐展开,获取全球大气等效水高球谐系数,保存球谐系数到360阶。由球谐系数计算地壳水平形变、垂直形变、大地水准面变化、地面高程变化、地面垂线偏差变化的模型大气负荷影响;移去全球大气等效水高值,计算三峡地区残差大气等效水高。由残差等效水高,按格林函数和褶积积分计算地壳水平形变、垂直形变、大地水准面变化、地面高程变化及垂线偏差变化的残差大气负荷影响,将模型大气负荷影响与残差大气负荷影响相加,得到三峡地区大气负荷影响。地面重力、扰动重力区域大气负荷影响的计算过程与地壳形变大气负荷影响的计算过程有所不同,对于地面重力和扰动重力,由于大气在地面上方,这里采用重力直接影响的大气导纳确定重力模型大气直接影响;由球谐系数计算地面重力变化、扰动重力变化的全球模型大气间接影响,通过格林函数计算重力的区域残差大气负荷间接影响,全球模型大气间接影响与区域残差大气间接影响相加,计算得到区域大气间接总影响,最后与由大气导纳计算得到的重力大气直接影响相加,得到区域大气重力负荷总影响。本文的主要研究成果和贡献如下:  (1)、建立规格化球谐展开和大气格林函数数学表达式,采用移去-恢复原理计算了区域大气负荷影响。计算结果表明:大气负荷对垂直方向影响比较大,对水平方向的影响较小,对重力的影响也比较大,年变化幅度达到11.3uGal。大气负荷引起的地壳形变和重力场变化的季节性变化非常明显。  (2)、计算了CORS站地壳垂直形变实测大气导纳以及地壳及重力场形变的理论大气导纳,三峡地区地面重力大气导纳约为-0.41~-0.36uGal/hpa,此值与武汉超导重力台站分析结果基本吻合。
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