基于GRACE RL06数据监测和分析南极冰盖27个流域质量变化   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

高春春  陆洋  史红岭  张子占  徐长仪  谭冰 《地球物理学报》2019,62(3):864-882

本文基于CSR最新公布的GRACE RL06版本数据,采用Slepian空域反演法估算了南极冰盖27个流域的质量变化.Slepian空域反演法结合了Slepian空间谱集中法和空域反演法的技术优势,能够有效降低GRACE在小区域反演时信号出现的严重泄漏和衰减,进而精确获得南极冰盖在每个流域的质量变化.相对于GRACE RL05版本数据,RL06在条带误差的控制上要更加优化,获得的南极冰盖质量变化时间序列也更加平滑,但在趋势估算上差别并不明显(小于10Gt/a).本文的估算结果显示:在2002年4月至2016年8月期间,整个南极冰盖质量变化速率为-118.6±16.3Gt/a,其中西南极为-142.4±10.5Gt/a,南极半岛为-29.2±2.1Gt/a,东南极则为52.9±8.6Gt/a.南极冰盖损失最大的区域集中在西南极Amundsen Sea Embayment(流域20-23),该地区质量变化速率为-203.5±4.1Gt/a,其次为南极半岛(流域24-27)以及东南极Victoria-Wilkes Land(流域13-15),质量变化速率分别为-29.2±2.1Gt/a和-19.0±4.7Gt/a,其中Amundsen Sea Embayment和南极半岛南部两个地区的冰排放呈现加速状态.南极冰盖质量显著增加的区域主要有西南极的Ellsworth Land(流域1)和Siple Coast(流域18和19)以及东南极的Coats-Queen Maud-Enderby Land(流域3-8),三个地区质量变化速率分别为17.2±2.4Gt/a、43.9±1.9Gt/a和62.7±3.8Gt/a,质量增加大多来自降雪累积,比如:Coats-Queen Maud-Enderby Land在2009年和2011年发生的大规模降雪事件,但也有来自冰川的增厚,如:Siple Coast地区Kamb冰流的持续加厚.此外,对GRACE估算的南极冰盖质量变化年际信号进行初步分析发现,GRACE年际信号与气候模型估算的冰盖表面质量平衡年际信号存在显著的线性相关关系,但与主要影响南极气候年际变化的气候事件之间却不存在线性相关关系,这说明南极冰盖质量变化的年际信号主要受冰盖表面质量平衡的支配,而气候事件对冰盖表面质量平衡的影响可能是复杂的非线性耦合过程.  相似文献   

利用广义三角帽方法评估GRACE反演中国大陆地区水储量变化的不确定性   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

姚朝龙  李琼  罗志才  王长委  张瑞  周波阳 《地球物理学报》2019,62(3):883-897

在无真实观测值的情况下，本文利用广义三角帽方法评估了五种GRACE时变重力场模型（CSR、GFZ、GRGS、HUST发布的球谐系数解和JPL发布的Mascon解）反演中国大陆地区2003-2013年水储量变化的不确定性.研究结果表明，CSR、GFZ、JPL、HUST和GRGS反演月水储量变化不确定性的区域平均RMS分别为14.4 mm、26.3 mm、25.3 mm、26.6 mm和56.1 mm，其中GRGS的结果未恢复泄漏信号；在季和年尺度上，模型的不确定性均小于月尺度；扣除周期和趋势信号后，各模型反演结果更为一致.除长江流域外，CSR在13个流域的不确定性均小于其他模型，GRGS反演各流域水储量变化的不确定性通常较大，且可能高估了温带大陆性气候地区水储量的波动；CSR和JPL的不确定性受流域周边水文特征、气候类型、流域面积和形状的影响相对较小，不确定性变化范围分别为2.3~17.1 mm和5.6~22.5 mm，GFZ和HUST受影响较大，不确定性变化范围分别为5.5~35.1 mm和4.0~40.6 mm.本文的研究结果为GRACE产品不确定性评估提供了新的途径，为GRACE时变重力场模型的选取提供参考.  相似文献   

Evaluation of the temporal variations of groundwater storage and its interactions with climatic variables using GRACE data and hydrological models: A study from Turkey     

Behnam Khorrami  Orhan Gunduz 《水文研究》2021,35(3):e14076

Monitoring of the fluctuations of groundwater storage is particularly important in arid and semi-arid regions where water scarcity brings about various challenges. Remote sensing data and techniques play a preponderant role in developing solutions to environmental problems. The launch of Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE) satellites has eased the remote monitoring and evaluation of groundwater resources with an unprecedented precision over large scales. Within the scope of the current study, the latest release (RL06) of GRACE mass concentrations (Mascons) from Jet Propulsion Laboratory (JPL) dataset as well as Global Land Data Assimilation System (GLDAS) models of Noah and Catchment Land Surface Model (CLSM) were used to provide Groundwater Storage Anomalies (GWSA) over Turkey. The temporal interactions of the estimated GWSA with the climatic variables of precipitation and temperature (derived from the reanalysis datasets of CHELSA [Climatologies at High resolution for the Earth's Land Surface Areas] and FLDAS [the Famine Early Warning Systems Network Land Data Assimilation System], respectively) were investigated statistically. The results suggest that there is a descending trend (from 2003 to 2016) for Terrestrial Water Storage Anomalies (TWSA) and GWSA over Turkey with a total loss of 11 and 6 cm of water, respectively. The statistical analysis results also indicate that the monthly variations of GWSA over Turkey are highly correlated with precipitation and temperature at 2-month lag. The analysis of the climatology (long-term) values of monthly GWSA, precipitation and temperature also revealed high agreement between the variables.  相似文献   

联合GPS和GRACE数据分析陕甘宁地区地表垂直形变     

郭飞霄  谷延超  崔阳  孙中苗 《大地测量与地球动力学》2020,40(7):697-703

采用甘肃省CORS网和中国大陆构造环境监测网络中共48个台站的GPS观测数据，解算得到观测台站的垂直位移，并与GRACE时变重力场Mascon模型解CSR RL05M数据计算得到的垂直形变进行比较，分析区域地表垂直形变特征。结果表明，研究区内台站垂直形变存在局部特征，甘肃庆阳和平凉地区垂直形变与其他地区存在明显差异，相关系数、均方根减少量和周年信号减少量均高于其他地区；扣除趋势项后，观测台站GPS垂直位移与GRACE垂直形变时间序列相关系数均值为0.72，GPS和GRACE周年信号振幅均值分别为6.00 mm和3.70 mm，周年信号减少量和均方根误差减少量均值分别为0.51和0.29；研究区内GPS垂直位移和GRACE垂直形变时间序列一致性较强，GRACE垂直形变能有效解释50%以上的GPS垂直位移周年信号，GPS垂直位移时间序列包含的非构造形变中平均约29%来源于环境负载变化所引起的负荷形变。  相似文献   

基于GRACE RL05数据研究智利地震长期震后重力变化特征          下载免费PDF全文

严畅达  徐亚 《地球物理学报》2019,62(6):2115-2127

利用GRACE卫星重力可对地震引起的大范围重力变化进行观测,并从重力数据中发现主要的变化特征.发生于2010年的MW8.8智利地震震级较高,可观测到震中附近广泛的同震和震后长期重力变化.本文基于GRACE RL05Level-2时变重力场数据,对2010年智利地震的同震和震后长期变化进行了计算.对同震变化的计算发现,智利地震引起的同震变化极值达-5μGal,而本文为减小水文信号的干扰而采用的3年平均的方法可以获得良好的效果.在对震后重力变化的计算中发现,智利地震震后在2011—2016年间的重力变化存在先增大后逐渐衰减的过程.对震后变化的拟合表明,智利地震震中附近有约1μGal的震后重力变化,震后变化的特征时间约1.1年.同时,在智利地震中未出现较明显的两个震后变化阶段(短期、长期).  相似文献   

冰盖消融的海平面指纹变化及其对GRACE监测结果的影响          下载免费PDF全文

王林松  陈超  马险  杜劲松 《地球物理学报》2018,61(7):2679-2690

全球变暖背景下的冰盖消融以及由此带来海平面上升日益明显，直接影响地球表面的陆地水质量平衡，以及固体地球瞬间弹性响应，研究冰盖质量变化的海平面指纹能够帮助深入了解未来海平面区域变化的驱动因素.本文基于海平面变化方程并考虑负荷自吸效应（SAL）与地球极移反馈的影响，借助美国德克萨斯大学空间研究中心（Center for Space Research，CSR）发布的2003年到2012年十年期间的GRACE重力场月模型数据（RL05），结合加权高斯平滑的区域核函数，反演得到格陵兰与南极地区冰盖质量变化的时空分布，并利用海平面变化方程计算得到了相对海平面的空间变化，结果表明：格陵兰与南极冰盖质量整体呈明显的消融趋势，变化速率分别为-273.31 Gt/a及-155.56 Gt/a，由此导致整个北极圈相对海平面降低，最高可达约-0.6 cm·a^-1；而南极地区冰盖质量变化趋势分布不一，导致西南极近海相对海平面下降，而东南极地区近海相对海平面上升，最高可达约0.2 cm·a^-1.远离质量负荷区域的全球海平面以上升趋势为主，平均全球相对海平面上升0.71 mm·a^-1，部分远海地区相对海平面上升更加突出（例如北美与澳大利亚），高出全球平均海平面上升速率将近30%.此外，本文也重点探讨了GRACE监测冰盖消融结果中由于极地近海海平面变化导致的泄漏影响，经此项影响校正后的结果表明：海平面指纹效应对GRACE监测格陵兰与南极地区2003-2012期间整体冰盖消融速率的贡献分别为约3%与9%，建议在后期利用GRACE更精确地估算研究区冰盖质量变化时，应考虑海平面指纹效应的渗透影响.  相似文献   

联合GPS和GRACE观测研究日本M_W9.0地震震后变形机制          下载免费PDF全文

梁明  王武星  张晶 《地球物理学报》2018,61(7):2691-2704

利用GPS和GRACE观测数据研究了日本M_W9.0地震的震后变形特征.GPS观测显示，区域震后位移呈现随指数函数变化特征，变化速率符合大森公式的衰减特性；近五年的震后水平位移累积已达到东向60~165 cm，南向20~65 cm的量值，距震中较远站点已超过同震变化量，且震后变形仍然持续.GRACE观测到显著的震后重力变化，地震破裂两侧的重力变化总体均呈上升趋势，但海洋侧的变化速率较快.联合震后余滑和黏弹性位错理论对震后变形进行了模拟，探索了GPS和GRACE观测的综合应用方法.研究发现，综合考虑震后余滑和黏滞性松弛效应可以对日本地震的震后变形做出较合理的解释，震后初期余滑起主要作用，1至2年以后逐渐减弱，黏滞性松弛作用逐渐增强.在震后变形模拟和区域黏滞性结构反演中形成GPS和GRACE观测结合应用的方法，先基于震后GPS形变估算区域黏滞性结构，而后利用GRACE观测修正深部的黏滞系数，并综合利用这两种观测微调浅层黏滞系数，最终确定区域黏滞性结构.基于该方法反演了日本震源区的地幔黏滞性结构，地震断层破裂两侧的流变参数存在差异，大陆侧的地幔顶层黏滞系数在1.0×10¹⁹ Pa·s量级，而海洋侧的则略小于大陆的，在6.0×10¹⁸ Pa·s量级.  相似文献   

利用GRACE数据检测日本Mw9.0地震同震和震后重力变化     

尹鹏  张永志  焦佳爽  南康康  王慧玲 《测绘通报》2018,(1):38-43

基于德国地学中心（GFZ）发布的GRACE RL05月重力场模型数据,考虑全球陆地同化系统陆地水储量的影响,采用300 km的扇形滤波,利用叠积法提取了日本Mw9.0地震的同震和震后重力时变信号,并利用最小二乘拟合的方法计算了两个同震重力变化极值点在地震前后85个月的重力年变率。结果表明：土壤水分和雪水引起的重力变化为-0.34~0.09 μgal;利用GRACE数据检测到的同震重力变化为-5.3~4.2 μgal,与基于PSGRN/PSCMP模型计算的结果在空间分布和量级上具有较好的一致性;震后5 a震中附近区域的重力整体上呈现增加趋势,断层上盘所在的日本海域与下盘所在的太平洋区域重力增加的最大值分别为2.6、4.5 μgal,下盘重力增加较大,可能与断层下盘所在地层的黏滞性相对较低有关。  相似文献   

利用COST-G GRACE时变模型反演黄土高原陆地水储量变化     

禤键豪  张兴福  陈鑑华  马资颖 《大地测量与地球动力学》2022,42(5):510-514

综合利用COST-G GRACE时变重力场模型、降水、气温、GLDAS模型中地表水、实测浅层地下水和NDVI等多源数据,分析2002-04~2016-12黄土高原陆地水储量的时空变化特征,并利用偏最小二乘回归方法定性分析黄土高原陆地水储量变化的驱动因素。结果表明：1)研究时段内黄土高原陆地水储量具有上升-下降-平缓下降的变化特征,山西省陆地水储量亏损趋势明显;2) 2004~2009年采煤用水、人类生活用水和植被作用是黄土高原陆地水储量下降的重要因素,2010~2016年工业用水、人类生活用水和气温上升是黄土高原陆地水储量下降的重要因素。  相似文献   

各向异性组合滤波法反演陆地水储量变化   总被引：2，自引：1，他引：1  

超能芳  王正涛  孙健 《测绘学报》2015,44(2):174-182

地球时变重力场模型反演陆地水储量变化已为全球气候变化研究作出巨大贡献,考虑到时变重力场模型球谐系数中存在相关性,其高阶次项具有较大的误差,需采用最优的滤波方法进行空间平滑。本文提出一种新的各向异性组合滤波方法,其基本思想是将改进的高斯滤波法与均方根(root mean square,RMS)滤波法组合,即对球谐系数的低阶次采用改进的高斯滤波法,而高阶次采用RMS滤波法。首先分析了最新的GRACE RL05系列时变重力场模型系数误差特性,基于全球水储量变化反演结果,分析比较了高斯滤波、改进的高斯滤波、RMS滤波和DDK滤波与本文提出的组合滤波法的有效性及精度,并利用模型结果进行了验证,计算结果表明,组合滤波法的中误差最小。研究结果表明,本文提出的组合法相比于先前的滤波方法,可有效地过滤高阶次的噪声,消除南北条带误差,同时减少信号泄漏,提高信噪比,保留更多有效的地球物理信号,进而提高反演精度。  相似文献