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地球上的水是相互联系的,以液态、固态、汽态三种形式存在并相互转化,水的季节性迁移和质量重分布会引起地表垂向不同程度的变化,相应地也会导致地球重力场改变。GRACE重力卫星自2002年成功发射以来,相应的卫星跟踪卫星数据所确定的地球重力场模型的分辨率和精度有了进一步提高,特别是它所获取的时变重力场信息,在陆地水储量变化、冰盖质量变化、海平面变化、海洋环流、灾害监测等方面发挥了重要的作用。近50年来,由于华北地区地下水超采十分严重,造成了该地区大面积的地面沉陷。本文基于GRACE时变重力场模型反演华北平原地表垂向位移变化情况,探究其周期变化特征及长期变化趋势。同时利用GLDAS水文模型估算华北平原垂向位移变化值,二者计算的结果均表现出明显的周期变化特征,长期变化趋势也大致相同,具有良好的相关性,相关系数达0.62;周年振幅和周年相位在空间分布上具有相似性,周年振幅均表现为从高纬度向低纬度减弱,GLDAS估算的周年初始相位整体较GRACE反演结果晚一个月。整个华北平原地表垂向位移在2009年、2011年、2013年变化显著,2009年的平均变化量达7.5mm,2011年以石家庄、德州为界的高纬度地区垂向位移年变化量达到-8mm,2013年以邢台、济南为界的低纬度地区的年变化量达到8mm,以石家庄、唐山为界的高纬度地区垂向位移年变化量达到-4mm,研究期间其余年份整个华北平原的垂向位移年变化量较小。从变化速率来看,2008年1月至2009年8月间垂向位移变化速率为+0.49mm/a;2009年9月至2011年8月随着降雨总量增多,地表垂向位移在一段时间内变化趋势表现为减小,其年变化速率为-0.79mm/a;2011年9月至2012年6月间垂向位移年变化速率为+2mm/a,2012年8月至2013年12月之间垂向位移年变化速率为+1mm/a。此外,选择中国地区23台网络工程基准站的直接观测结果和GRACE反演的垂向位移变化量进行比较,大部分台站二者表现出一致的变化趋势,有53%的台站相关系数超过了 0.3,30%的台站相关系数介于0和0.3之间,还有17%的台站相关系数为负;南方地区台站的平均RMSE为4.72mm,北方地区台站的平均RMSE为6.22mm,表明在雨量充沛的南方地区利用GRACE反演垂向位移的效果要比在干旱少雨的北方地区更好。因此,也进一步说明了 GRACE可以作为单独观测量监测大尺度流域垂向位移变化的情况。