基于GRACE RL05數(shù)據(jù)的近十年全球質(zhì)量變化分析.pdf

1、重力場的變化反應(yīng)了地球質(zhì)量的變化，地球質(zhì)量分布并不穩(wěn)定，在地球上人口密集，經(jīng)濟快速發(fā)展的地區(qū)出現(xiàn)了水資源的嚴(yán)重不足，一些地區(qū)地下水的過度開采導(dǎo)致地下水快速下降，而且受全球氣候變化的影響，兩極地區(qū)冰川出現(xiàn)大面積的融化。GRACE衛(wèi)星的發(fā)射提供了監(jiān)測大范圍區(qū)域質(zhì)量變化的方法。
　　本文利用GRACE RL05數(shù)據(jù)估計了2003年1月至2012年12月間的全球質(zhì)量變化，選取質(zhì)量變化較為明顯的幾個地區(qū)進行詳細分析。文中的相關(guān)研究內(nèi)容及結(jié)果

2、概括如下:
　　(1)描述了衛(wèi)星重力測量的發(fā)展歷程，介紹了國內(nèi)外的研究成果。詳細分析了采用GRACE時變重力場模型反演質(zhì)量變化的理論與方法，重點闡述了數(shù)據(jù)后處理過程中常用到的一些濾波方法，并分析各濾波效果。根據(jù)傳統(tǒng)的去相關(guān)濾波無法直接擬合數(shù)據(jù)序列兩端數(shù)據(jù)，提出一種改進方法，實現(xiàn)其邊界系數(shù)無需作為滑動窗口中心直接擬合并使最高擬合達到55次，改進后的去相關(guān)濾波效果更好。
　　(2)分析了全球陸地水儲量年際變化和季節(jié)性變化，選取中

3、國大陸及印度半島、亞馬遜流域變化明顯的地區(qū)做局部水儲量分析。結(jié)果顯示，2003-2012年間，中國大陸的三峽水庫以及新疆阿爾金山自然保護區(qū)水儲量年際變化呈現(xiàn)增加，華北地區(qū)水儲量變化呈現(xiàn)下降。華北平原地下水以4.1mm/yr速度減少，研究期間內(nèi)，水儲量的變化主要是在2004至2008年間，地下水的減少是引起其重力變化的主要原因;三次蓄水導(dǎo)致三峽地區(qū)的等效水高值發(fā)生了52mm、18mm及7mm的變化，該結(jié)果證明GRACE能夠捕捉表面水量引起

4、的重力變化;新疆阿爾金山地表水先增加后下降，且在2005年出現(xiàn)跳躍增加，整個研究期間內(nèi)，阿爾金山地區(qū)的總的陸地水儲量以1.06cm/yr的速度增加，而地下水則以1.16cm/yr速度增加。
　　印度西北地下水變化非常明顯，其地下水下降主要是在2010年之前，其下降速度為-16.5mm/yr，而在2010年以后趨于穩(wěn)定。十年間，該地區(qū)地下水以-15.3mm/yr的速度減少。印度半島和亞馬遜流域受周年信號和半周年信號影響較強，亞馬遜流

5、域周年振幅和相位分別為176mm和126d，半周年振幅值為79mm，降水是影響該地區(qū)水儲量季節(jié)性變化主要原因。
　　(3)研究了南極和格陵蘭島冰蓋融化及對海平面的影響，分析了采用不同GIA(glacial isostatic adjustment)模型對研究冰蓋融化的影響。結(jié)果顯示，南極地區(qū)冰蓋融化主要是在西南極，而在東南極冰蓋呈現(xiàn)積累，南極整體表現(xiàn)為加速融化狀態(tài)。研究期間內(nèi)，整個南極的冰蓋質(zhì)量變化速率和加速度分別為-75.5±4

6、0.3 Gt/yr、-21±4.0Gt/yr2，對海平面上升的貢獻率為0.20±0.11 mm/yr、0.06±0.01 mm/yr2。格陵蘭島冰蓋融化主要是在南部和西北部，自2010年開始，格陵蘭島冰蓋融化速度加快。2003-2012年間，整個格陵蘭島冰蓋融化速率和加速度分別為-162.3±21.8 Gt/yr、-17.7±4.5 Gt/yr2，對海平面上升的貢獻率為0.45±0.06 mm/yr、0.05±0.01 mm/yr2。G