中国大陆及邻区GRACE卫星重力变化研究
监测地球重力场的GRACE卫星
监测地球重力场的GRACE卫星据《美国太空总署新闻》报道，美国太空署一项研究计划将再度带领人类探索重力的奥秘。
这项命名为GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)的任务，将持续５年精确记录地球重力场的变化。
预计于2001年年底前发射升空的GRACE，包含两个完全相同的卫星，这两颗卫星将在轨道上相距220公里，并且在距离地面500公里的轨道上运行。
卫星上配置的精密科学仪器，能够精确测量两颗卫星之间的距离，进而侦测出重力场的变化。
科学家指出，GRACE 所获取的资料将会彻底改变人们先前对于地球构造、海洋与气候的认知。
研究人员表示，重力有两项迷人的特质。
首先就是它的恒常性。
地球是一颗十分均匀的球体，重力几乎在各处都相同。
在地球上不同地点，你所量到的体重都差不多。
不过，如果你仔细观察，你会发现其中某些变化。
GRACE就是打算对重力场的变化进行非常高精度的测量，这样的测量对于海洋学家来说十分重要。
他们想要知道所见的海洋地形，其中有多少是由重力而非洋流塑造而成。
另一个让科学家感兴趣的特质就是，重力不是永久不变的，而是会随着时间而改变。
例如，地球极区的冰在过去比较多，这些冰的重量让地球在两极的方向较为扁平。
现在由于部分的冰融化，原本被重压的陆地反弹而上升，例如加拿大北部就正在上升中。
这使得地球变得更接近完美的球体，这点可由重力场的变化而得到印证。
因此，地球内部一些极为缓慢的变化的同时也会造成重力场发生变化。
重力随时间的变化正是GRACE所要监测的目标。
通过GRACE精确的测量，人们将能够得知地下水层的深度，并且实际看到海平面的变化。
此外，人们也将能够测量出冰层的重量。
科学家指出，这是一门全新的学科，人们正要开始发掘它的应用。
重力测绘卫星(GRACE )从3月开始，在500公里的高空，两颗相距220公里的卫星开始测量地球各地的微小重力差异，这些细微的引力变化将导致 GRACE 双星距离的变化。
利用GRACE重力卫星数据研究区域时变重力场及同震布格重力异常的变化特征
利用GRACE重力卫星数据研究区域时变重力场及同震布格重力异常的变化特征卫星重力测量技术,以其范围广、定期更新、无困难地域限制、不受天气、地形、交通等环境因素影响的优点愈来愈得到广大地学工作者的重视。
新一代重力卫星CHAMP、GRACE、GOCE等的发射,使得卫星重力技术在固体地球物理学、地质学、海洋测绘学、气象学以及空间大地测量学等学科的研究中发挥出至关重要的作用。
大地震发生时常常伴随着地球深部构造的变化以及地下介质密度的改变。
由于使用卫星重力数据所获得的时变重力场能够反映地球的深部构造特征,进一步计算得到的布格重力异常可以反映地下介质密度的不均匀变化,这使得利用卫星重力技术研究地震发生时的时变重力场及布格重力异常变化特征成为了可能。
由于龙门山断裂带地区处于青藏块体和川东块体的过渡地带且多发大震,如汶川地震和芦山地震,而尼泊尔地区处于印度洋板块和亚欧板块的过渡地带且发生尼泊尔地震,考虑到龙门山断裂带地区和尼泊尔地区均受青藏块体运动的影响,且两个地区均有大地震的频繁发生,本文计算了龙门山断裂带地区和尼泊尔地区大震发生时的时变重力场及布格重力异常变化情况,以期研究大洋板块交界带地震与大陆内部次级块体间地震的共同点及差异。
因此,本文利用卫星重力测量技术对多震区域时变重力场与布格重力异常的变化进行监测,研究了与青藏高原构造变形活动密切相关的区域的时变重力场的动态变化特征和布格重力异常的变化情况,探讨了区域构造运动与断层活动的关系。
主要工作和成果如下:(1)本文在介绍GRACE卫星重力的基础上,讨论了卫星重力数据处理的理论方法与策略,重点推导了时变重力场与布格重力异常的计算方法,包括地球重力场、滤波原理、勒让德函数、GRACE卫星计算时变重力场和布格重力异常的流程等。
(2)自主编程实现了勒让德函数标准前向列推法的计算,编写了基于GRACE月重力场模型计算时变重力场和重力异常的程序以及布格改正的程序,从而实现了对龙门山地区和尼泊尔地区时变重力场动态变化特征和布格重力异常变化的探索。
基于SLR的GRACE卫星定轨中重力场模型对轨道精度的影响
结 果 的精度 高 或相 当 ， 能 得 出 比较 符 合 实 际情 况 才
的评 定精度 。
４ １ 联合 重力 场 Ｊ ． ＧＭ 模型 序 列和 ＧＧＭ０ Ｃ模 型 ２
３ 定 轨 软 件
本 文在 进行 定轨 过程使 用 了 Ｃ Ｍ０ ＡＳ ＲＤ软件 ， 它 是 由 ＵＴＯ Ｉ 软 件演化 而来 的 ， 程 序 的文 件结 ＰＡ 该
ｔ ｄ ｉ ｅｅ ｃ ． ｕ ｅｄｆ ｒ ｎ ｅ ｆ
Ｋ ｅ ｒ ｓ Ｓ ｙｗｏ ｄ ： ＬＲ；ＧＲＡＣＥ；ｇ ａ ｉｙ ｆ ｌ ｄ ｌ ｒ ｖｔ ｉ ｄ ｍｏ ｅ ；ＣＡＳ ＯＲＤ ｅ Ｍ
航 天技 术 的迅 速 发 展 ， 卫 星 的 应 用 越来 越 广 使 泛 ， 二 十年来 ， 轨卫 星 由于特 殊 的应用 和科 研 的 近 低
定 轨精 度的影响 ； 以及重力场截断阶引起 的积分轨道差异 ； 同时 ， 将定 轨结果与采用 Ｇ Ｓ确定 的定轨结果进行 比较 ， Ｐ 分 析与 Ｇ Ｓ定轨结果 的差异 。实 验证 明 ， Ｐ 重力场模型选择 Ｇ ＧＭ０ Ｃ的定轨结果 优于选择 Ｊ ２ ＧＭ－ ３的定轨结果 ， 于 基 Ｓ Ｒ的定轨结果与采用 Ｇ Ｓ确定的定轨结果差异量级为米级 。 Ｌ Ｐ
ｌ ｌ
Ｉ
ｌ
ｌ初 化 始 ｌ
ｌ
况等诸 多 因素 。 定轨结 果 的外符 合精 度是 与使 用其 他方法 获得
的轨 道确定 结果 相 比， 常 要 比被 鉴 定 的轨道 确定 通
ｌ迭 ｌ 代
ｌ
ｌ 结 Ｉ 束
图 ２ ＣＡ ＭＯＲＤ程 序 的执 行 流 程 Ｓ
ｄ ｔｒ ｎ ｔｏ ｅ ｕ ｔ ｅｅ ｍ ｉｅ ｓｎ ｅ ｅ ｍｉ ａｉｎ ｒ ｓ ｌｓｄ ｔ ｒ ｎ ｄ ｕ ｉｇＧＰＳ ｏ ｂ ｔｄ ｔｒ ｉａ ｉｎ ｒ ｓ ｌｓｆ ｒｔ ｅｍ ｅｅ －ｃ ｌ ｒ ｅ ｆｍａ ｎ — ｒ ｉ ｅ ｅｍ ｎ ｔｏ ｅ ｕ ｔ ｏ ｈ ｔ ｒｓａ ｅｏ ｄ ｒｏ ｇ ｉ
中国东部GRACE全球重力场模型的精度分析
中国东部GRACE全球重力场模型的精度分析1罗佳1，宁津生2，汪海洪1，罗志才21武汉大学测绘学院(430079)2武汉大学地球空间环境与大地测量教育部重点实验室(430079)E-mail: jluo@摘要：本文通过比较最新GRACE地球重力场模型EIGEN_GRACE02S与EGM96模型在中国东部区域与WDM94模型重力场参量残差的差异，分析差异产生的原因及分布，进而研究新一代卫星重力方法对于提高区域重力场模型精度的潜力以及存在的问题。
比较结果证明卫星跟踪卫星方法对于现有模型中低阶部分有明显改善。
论文还发现EIGEN模型该区域存在沿纬度方向的周期性系统误差，引起这种误差的原因值得进一步研究。
另外，论文的比较分析方法也可作为卫星重力观测标定的一种参考手段。
关键词：卫星跟踪卫星，重力场，GRACE，卫星重力标定1. 引言卫星跟踪卫星(SST: Satellite-to-Satellite Tracking)采用两颗以上卫星之间的单向或双向追踪，进而确定高精度高分辨率重力场模型的卫星重力方法。
该方法的研制始于20世纪60年代，可分为高低模式卫星跟踪卫星(SST-hl: SST in high-low mode)和低低模式卫星跟踪卫星(SST-ll: SST in low-low mode)两种模式。
由于硬件技术等方面的原因，直到CHAMP（2000）和GRACE（2002）的发射，SST方法才真正得以实施 [1]。
有关SST的原理可以参阅已有文献[1, 2, 3, 4]，在此不作赘述。
本文主要内容是研究新一代SST卫星重力场模型在中国东部的状况。
论文首先介绍目前国际上知名机构提供的SST重力场，然后就德国地学研究中心（GFZ）提供的纯粹GRACE 卫星资料解算的150阶次重力场模型EIGEN_GRACE02S [6, 7]在中国东部区域与EGM96 [8]的精度水平进行比较，以期为重力卫星结果在相关领域的使用和重力卫星资料的检核提供参考。
GRACE重力卫星研究南极冰盖质量变化的时空特征
０ 引 言
近几 年 以 来，全 球 气 候 变 暖、温 室 效 应 和 南 极冰雪融化等问 题 变 得 日 益 严 重，对 人 类 的 可 持 续发展 战 略 以 及 人 类 生 存 具 有 重 要 的 影 响［１３］， 南极冰盖 的 质 量 异 常 研 究 对 于 认 知 和 了 解 地 球 的平均海 平 面、水 循 环、温 盐 度、大 气 的 变 化，还 有其他相关问题 起 到 关 键 性 的 作 用［４］，西 南 极 冰 盖如果 全 部 消 融，会 导 致 海 平 面 上 升 ６～７ ｍ，对 人类的生 存 产 生 严 重 威 胁。 若 是 南 极 区 域 和 格 陵兰 冰 盖 完 全 融 化，全 世 界 海 平 面 上 升 ８０ ｍ，这 将 造 成 大 部 分 海 岸 城 市 淹 没 在 海 平 面 下 ［５］。
１ 犌犚犃犆犈 数据处理
（１）为 了 去 除 大 气 与 海 洋 高 频 非 潮 汐 效 应， 采用 ＧＩＡ（ＧｌａｃｉａｌＩｓｏｓｔａｔｉｃＡｄｊｕｓｔｍｅｎｔ）［１１］模 型 对 ＧＲＡＣＥ 计算结 果 进 行 ＧＩＡ 改 正。ＧＩＡ 效 应 对海水质量变 化 的 影 响 如 图 １，以 等 效 水 高 形 式 表 达 并 将 结 果 展 开 至 １００ 阶 。
及不确定性进行了 研 究，结 果 表 明 南 极 区 域 冰 盖 在２００３ 年 至２０１３ 年 期 间 存 在 着 大 幅 度 消 融 的 现 象 ，变 化 趋 势 为 －１２４±３９ Ｇｔ／ａ；ＬｏｒａｎｔＦｏｌｄｖａｒｙ 等 用 ［１０］ ＧＲＡＣＥ 卫 星 重 力 数 据 对 南 极 冰 川 质 量 变化的精度进行了 研 究，结 果 表 明 南 极 冰 川 质 量 变化的总误差为±２３．７８ｍｍ／ａ。但是，南极 区域 的冰盖质量变化在时间和空间上是否密切相关， 以及南极冰盖质量 变 化 随 着 季 节 的 变 化 情 况，缺 少相关的研究资料。
中国大陆及邻区GRACE卫星重力变化研究
。
２ ０ ０ ２年 ３月 １ ７日， 德国和美国合作， 成功发射 Ｒ Ａ Ｃ Ｅ（ Ｇ ｒ ａ ｖ ｉ ｔ ｙＲ ｅ ｃ ｏ ｖ ｅ ｒ ｙＡ ｎ ｄＣ ｌ ｉ ｍ ａ ｔ ｅＥ ｘ ｏ ｅ ｒ ｉ 了 Ｇ ｍ ｅ ｎ ｔ ） 重力卫星， 由此， 卫星探测地球重力场及其时
２ ０ ０ ７ ０ ９ １ ７ 收稿日期： 基金项目： 国家自然科学基金（ ４ ０ ７ ０ ４ ０ ０ ９ ） ； 中国地震局地震研究所基金（ ２ ０ １ ２ １ ５ ０ ， Ｉ Ｓ ２ ０ ０ ７ ２ ６ ０ １ ８ ） 作者简介： 邹正波， 女， 主要从事卫星数据处理研究． Ｅ－ ｍ ａ ｉ ｌ ： ｚ ｏ ｕ ｚ ｂ ＠１ ２ ６ ． ｃ ｏ ｍ
［ ９ ］
。
对此， 重力异常误差阶方差是一个重要的地球 重力场模型精度指标。因此可通过阶方差分析得到
ｄ ｇ ｇ （ ３ ） Δ Δ ｇ＝ 月 － 背景 Δ 然而， 由于 Ｇ Ｒ Ａ Ｃ Ｅ卫星重力场的获取方式， 使
第 １期
邹正波等： 中国大陆及邻区 Ｇ Ｒ Ａ Ｃ Ｅ卫星重力变化研究
２ ５
得其在经度方向精度高于纬度方向的精度， 因此出 现轨道痕迹， 其重力变化大约为 ± ５ ０× １ ０ ｍ ｓ， 无 法提取可用的地球信号。２ ０ ０ ４年 ９月的重力异常 变化分布图中就出现 了 南 北 向 的 异 常 条 带 （ 见图 ２ ） 。如何处理这种异常条带是亟待解决的问题。
２ ４
大地测量与地球动力学
２ ８卷
地震监测中的应用技术研究， 为我国的地震监测预 报工作服务， 快速及时地发挥重力卫星在强地震检 测中的作用， 应成为卫星重力地震应用的研究重点。
适合于地震分析研究的重力场的最大阶次。重力异
GRACE卫星确定地球重力场
重力卫星 CHAMP、GRACE、GOCE
CHAMP 卫星是由德国地球科学中心 (GFZ) 独立研究也是世界上首次采用卫— 卫跟踪技术的重力卫星， 已于 2000 年 7 月 15 日成功发射， 其工作原理见图 1.5。 圆形近极轨道，轨道倾角 87°，偏心率 0.004，近地点约 470km，其主要目的： 确定全球中长波长静态重力场以及随时间变化；测定全球磁场和电场；大气和电 离层探测。为了重力场的测定，卫星上搭截两个重要设备，一是星载双频 GPS 接收机， 用以接收高轨 GPS 卫星信号以精密确定 CHAMP 卫星的轨道，二是三轴加 速度计，放置在整个卫星系统的重心处，用以直接测量出卫星的非保守力摄动， 作为磁场及大气、电离层的监测，卫星上还安装有磁力仪等其他设备，据估计， CHAMP 卫星预期反演重力场空间分辨率可达到 500km，在此分辨率下将比现有重 力场模型的精度提高 1～2 个量级，1000km 波长以上中长波大地水准面测定精度 可达到 1cm。
参考文献 [1]王正涛 李建成 姜卫平 基于 GRACE 卫星重力数据确定地球重力场模型 WHU-GM-05 [2]申文斌,王正涛,晁定波.利用卫星重力数据确定地球外部重力场的一方法 及模拟试验检验.武汉大学学报信息科学版, 2006,31(2):189~193 [3] 王正涛.卫星跟踪卫星测量确定地球重力场的理论与方法[博士论文].武 汉:武汉大学,2005 [4]周旭华,许厚泽,吴斌等.用 GRACE 卫星跟踪数据反演地球 重力场.地球物理学报,2006,49(3): 718~723 [5] 肖云． 基于卫星跟踪卫星数据恢复地球重力场的研究 ［博士论文］ ． 郑州： 信息工程大学测绘学院，２００６． [6] 许厚泽、 周旭华、 彭碧波.卫星重力测量[J].地理空间信息， 2005， 3 （1） ： 1～3
GRACE探测强地震重力变化
第30卷第2期2010年4月大地测量与地球动力学J OURNAL OF GEODESY AND GEODYNAM I CSV o.l 30N o .2A pr .,2010文章编号:1671-5942(2010)02-0006-04GRACE 探测强地震重力变化*邹正波1,2,3)罗志才1) 李 辉2,3)申重阳2,3)周 新2,3)1)武汉大学测绘学院,武汉 4300792)中国地震局地震研究所,武汉 4300713)地壳运动与地球观测实验室,武汉 430071摘 要 利用GRACE 卫星重力资料,计算中国及周缘地区重力场年变化,探讨重力场年变化特点。
对几次大地震前后重力场变化特征的分析显示,大地震前震源区附近会出现大范围正变化,震后逐渐转变为负异常,汶川M s8.0地震前后的局部重力场变化也具有相同特征。
研究结果表明,大地震对局部重力场影响明显,卫星重力具有探测强地震重力变化的能力。
关键词 GRACE 卫星;重力场;重力变化;汶川地震;地震监测中图分类号码:P315.72+6 文献标识码:ADETECT I ON OF GRAV I TY CHANGE BEFORE AND AFTERS TRONG EARTHQUAKE BY GRACEZou Zhengbo1,2,3),Luo Zh ica i 1),L iH u i 2,3),Shen Chongyang2,3)and Zhou X i n2,3)1)Schoolof G eodes y and G eo m etics ,Wuhan Universit y ,Wuhan 4300792)Institue of S eis m ology,CEA,Wuhan 4300713)CrustalM ove m ent Labora tory,Wuhan 430071AbstractAnnua l grav ity changes in Chi n a m a i n land and its v ici n ity are ca lculated fr o m GRACE data ,and thecharacter i s tics of annual changes are d iscussed .By analyzing the grav ity changes before and after severa l strongearthquakes ,the resu lts sho w that the grav ity i n the epicenter zone appears positive before the eart h quake and con -verts to negati v e a fter t h e shock .The ca lculation o f the gravity befo re and after theW enc huan earthquake sho w s the sa m e pheno m enon .It is conc l u ded that t h e reg i o na l grav ity fie l d is affected by strong earthquakes ,and g rav ity sate-l lites have t h e ability o f detecting g rav ity changes caused by strong earthquakes .K ey w ords :GRACE satellite ;grav ity fie l d ;grav ity changes ;W enchuan M s8.0earthquake ;earthquake m onito ri n g1 引言卫星重力已在海洋、水文、大地测量等诸多领域得到了广泛的应用,但在地震监测方面的应用仍处于起步阶段。
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邹正波 1, 2) 邢乐林 1, 2) 李 辉 1, 2) 康开轩 1, 2) 周 新 1, 2)
1)中国地震局地震研究所 ,武汉 430071 2)地壳运动与地球观测实验室 ,武汉 430071
摘 要 探讨如何运用 GRACE数据进行重力变化的计算和分析 。对 GRACE重力场位系数的最大阶次选取进
第 1期
邹正波等 :中国大陆及邻区 GRACE卫星重力变化研究
25
得其在经度方向精度高于纬度方向的精度 ,因此出 现轨道痕迹 ,其重力变化大约为 ±50 ×10 - 5 m s- 2 ,无 法提取可用的地球信号 。 2004 年 9 月的重力异常 变化分布图中就出现了南北向的异常条带 (见图 2) 。如何处理这种异常条带是亟待解决的问题 。
Level22数据为科学数据产品 ,通过处理 Level 1B 和其他相关的数据得到 ,主要包括 GRACE卫星 的精密轨道数据 、地球重力场模型等 。
GRACE的数据处理和存档主要由 3 个研究中 心共同协作完成并发布 :美国德克萨斯大学空间研 究中心 UTCSR ( University of Texas Center for Space Research) 、美国 宇航 局喷 气推 进实 验室 JPL ( Jet Propulsion Laboratory) 和德国地球中心 GFZ ( Geo2 ForschungsZentrum Potsdam ) 。本文采用 UTCSR 发 布的从 2002年 4月至 2006年 12月共 53个 GRACE 月重力场模型计算重力变化 ,并给出重力变化分布 图。
行了系列研究 [ 14 - 18 ] ,结果表明高斯平滑能很好地抑
制 GRACE时变重力场信号中的高频成分 。高斯平
滑处理后 ,重力变化公式变为 :
dΔg
=
GM
间变化研究和应用工作在全球全面展开 [ 5, 6 ] 。美国 俄亥俄州立大学 Shin2Chan Han[ 7 ]给出了 2004年 12 月印尼 9. 1级大震的 30 ×10 - 8 m s- 2的同震重力变 化 ,和 2004年相对于 2003 年的 10 ×10 - 8 m s- 2地震 前兆重力变化 。其结果与由地震模型预测的重力变 化相当 。这一研究成果表明 ,重力卫星观测技术将 是跨越式提高强地震监测能力的有效手段之一 ,在 未来的地震监测预报工作中具有广泛的应用前景 。
行了分析 ,并利用月卫星重力场模型计算了中国大陆及邻区的重力变化 ,通过平均半径为 800 km 的高斯平滑 ,得 出了合理的重力变化结果 。
关键词 卫星重力 ; GRACE; 地震 ; 重力变化 ; 高斯平滑 中图分类号 : P315. 72 + 5; P312. 1 文献标识码 : A
RESEARCH O N CH INESES M A INLAND AND ITS V IC IN ITY
图 2 未经平滑的重力变化 (2004209) Fig. 2 Gravity changes w ithout smoothing in Sep. 2004
4. 2 数据平滑
由于 GRACE时变重力场不可避免地存在着截
断误差 ,且随阶数的增大而增大 ,计算过程中由高阶
项造成的误差也不可忽略 。因此产生了图 2中的类
1 引言
地壳内部应力应变的变化和物质密度变化 ,引 起地表重力场的变化 ,地表观测的重力变化会包含 与地震孕育发展有关信息 ,这是利用重力场变化探 索地震机理预报的基本出发点 [ 1 - 4 ] 。
2002年 3月 17日 ,德国和美国合作 ,成功发射 了 GRACE ( Gravity Recovery And Clim ate Exoeri2 ment)重力卫星 ,由此 ,卫星探测地球重力场及其时
2 数据说明
GRACE科学数据产品分为 4类 : Level20、Level2 1A、Level21B 和 Level22。 GRACE 卫星已经在轨运 行 5年 ,其相关数据产品也陆续对外公布 。
Level20数据主要是 GRACE原始数据中心对遥 感数据的探测 、收集 、转换得到的结果 。
Level21A 数据是对 Level20 数据进行非破坏性 处理所得到的结果 ,主要包括将二进制编码的测量 结果转换成工程应用单位制 ,为数据添加时间标记 、 编辑和质量控制标记 ,并重新统一数据输出格式 。
2 重力场模型最大阶数的选取
理论上 ,地球重力场模型只有在其包含从 0 到 无穷的所有阶次的球谐系数时 ,才能反映全波段的 重力场信息 [ 8 ] 。但实际上只能得到某一最大阶数 , GRACE卫星恢复的重力场只能恢复某一固定阶次 , 因此只能对部分频谱进行分析 。且 GRACE恢复的 重力场模型的阶数越大 (尤其是在 90 阶以后 ) ,其 误差也越大 。因此 GRACE科学数据中心在发布重 力场模型同时都提醒用户最好不要采用 90 阶以后 的系数 [ 9 ] 。
(2)
其中 ,Δg是重力异常 , C3lm 、Slm 是真实重力场与正常
重力场的完全规格化球谐系数之差 , Plm ( cosθ)为完
全规格化的缔合勒让德多项式 , lmax是位系数能够恢
复的最大阶数 , r是观测点到地球质心的距离 ,λ、θ
分别对应于观测点的经度和余纬 。
将 GRACE月重力场模型与 GGM02S (采用 363
对此 ,重力异常误差阶方差是一个重要的地球 重力场模型精度指标 。因此可通过阶方差分析得到
适合于地震分析研究的重力场的最大阶次 。重力异
常误差阶方差公式 [ 10 ]如下 :
σ2 l
=
GM R2
(l-
1 )σ2l0
(C)
l
+∑ m =1
GM R2
(
l
-
1)
(σ2lm
(C)
+
σ2 lm
(S) )
(1)
Level21B 数据是通过处理 Level20 和 Level21A 数据而得到的 ,它被标上了统一的正确时间 ,数据采 样率也有所降低 , Level21B 数据提供了计算地球重 力场模型以及研究重力场时变所必需的数据 ,主要 包括 :星象仪数据 、星载加速度计数据 、K波段测距 系统数据和 GPA 精密轨道数据 。Level21B 数据也 可用于 GRACE卫星精密轨道确定 。
GGM02S重力场模型作为重力变化计算的背景场 , 该模型是利用从 2002年 4月到 2003年 12月的 363 天 GRACE观测数据解算得到的地球重力场模型 。 与当前 国 际 公 认 的 EGM96 重 力 场 模 型 相 比 较 , GGM02S计算的重力异常结果与 EGM96 的结果在 同一量级 (几十 10 - 5 m s- 2 ) 。
Zou Zhengbo1, 2) , X ing L elin1, 2) , L i Hui1, 2) , Kang Kaixuan1, 2) and Zhou X in1, 2)
1) Institue of S eism ology, CEA, W uhan 430071 2) C rusta l M ovem en t L abora tory, W uhan 430071
其中 GM 为地球引力常数 ; R 为地球参考半径 , l、m
分别对应为重力场模型位系数的阶次 。
为进行地震研究 ,重力场的最大阶次的选取 ,必
须满足累计重力变化的精度不低于 20 ×10 - 8 m s- 2
的条件 [ 10 ] 。现分别对 GRACE 的 53 个月重力场模
型和 GGM02S进行计算 ,得到每个模型的重力异常
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大地测量与地球动力学
28卷
地震监测中的应用技术研究 ,为我国的地震监测预 报工作服务 ,快速及时地发挥重力卫星在强地震检 测中的作用 ,应成为卫星重力地震应用的研究重点 。
利用 53 个 GRACE 月地球重力 场模 型 , 选 择 GGM02S作为背景场 ,通过差分 、平滑处理 ,得到月 重力变化 ,然后对月变化结果进行平均计算 ,得到的 每季度 、每半年 、每年的重力异常 。图 4从左到右依 次为 2002年 、2003 年 、2004 年 、2005 年和 2006 年 , 从上到下分别代表春夏秋冬 4个季度的重力异常变 化。
A bstra c t It is introduced how to use GRACE data to compute the gravity changes. The maximum truncated
degree of the monthly GRACE gravity field models for seismological research is discussed as well. W e try to use the GRACE level 2 p roducts to calculate the gravity changes in Chinaese m ainland and its vicinity w ith Gaussian smoot2 hing method and get reasonable results. Key words: satellite gravity; GRACE; earthquake; gravity changes; Gaussian smoothing
利用国际重力卫星资料 ,开展 GRACE 卫星在
3 收稿日期 : 2007209217 基金项目 :国家自然科学基金 (40704009) ;中国地震局地震研究所基金 (2012150, IS200726018) 作者简介 :邹正波 ,女 ,主要从事卫星数据处理研究. E - mail: zouzb@126. com