固体地球潮汐的谱有限元模拟及SG观测

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本文主要采用谱-有限元法计算了地球固体潮汐,并分析了拉萨,丽江,武汉超导重力仪连续2年的观测资料,获得了高精度的重力潮汐参数,结合理论模拟与实际观测来探讨青藏高原特殊构造对区域潮汐形变响应的影响。
  基于谱-有限元法计算了一个球型、非自转、完全弹性、各项同性地球的固体潮形变,其中固体地球部分潮汐形变的弱解用哈密顿变分原理给出,液核部分的弱解采用静态中性分层的流体近似。计算过程中把SNREI地球进行等间距球层剖分,球面上对解函数和试探函数采用球谐展开,径向上采用线性插值。数值计算结果与同质地球模型的解析解结果的比较表明1km径向等距剖分即可获得10-8精度量级的低阶Love数。基于PI也M地球模型的计算结果表明,谱.有限元法计算的固体潮2.3阶Love数与Rlmge-Kutta法的计算值差异在10-4量级。研究结果说明谱-有限元法具有较好的收敛性、较高的计算精度与较短的计算耗时,比传统Runge-Kutta法与三维体积元方法更适用于高精度地计算复杂地球模型的固体潮形变。
  通过拉萨,丽江,武汉台超导重力仪与FG5绝对重力仪的同址对比观测,精确标定了三个台站超导重力仪的格值,标定精度优于0.06%。进而对三个台站连续2年的观测资料进行调和分析,分析结果表明:局部大气负荷对重力潮汐观测影响很大,大气重力导纳绝对值随台站高程增加而明显增大,气压改正后,重力潮汐观测的标准偏差显著减小。三个台站SG重力潮汐观测精度都非常高,标准差分别为0.489nm·s-2,1.260nm·s-2和1.694nm·s-2,主要潮波重力振幅因子的估计精度优于0.05%,足以反映局部潮汐形变特征。进一步考虑中国近海局部海潮特征,采用Na099全球海潮模型,获得了海潮负荷效应并从SG重力潮汐观测中剔除,最终获得高精度的重力潮汐因子。
  高精度的拉萨、丽江与武汉SG观测重力潮汐因子与谱-有限元法获得的理论值相比,八个主潮波偏差的绝对值平均为:0.35%,0.35%与0.15%;与Mathew考虑自转、微椭、非弹性,地核章动的理论重力潮汐因子相比,八个主潮波相差的绝对值的平均分别约为:0.41%,0.42%与O.06%。位于青藏高原的拉萨台与丽江台观测结果与理论值偏差较大,远离青藏高原位于低海拔扬子板块的武汉台观测结果与理论值最符合,初步揭示了青藏高原特殊构造对区域潮汐形变响应的影响。
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