基于陆地μGal级精度的重力重复测量可以获取高精度区域重力场时变信号,实现对地壳内部介质物性变化的监测能力。提出一种基于现有地震重力监测网络,通过优化场地观测条件,联合应用高精度绝对重力、相对重力,联合水准、GNSS系统和水文等观测手段,设计一种新型的场地重力阵列式观测系统,有助于分离不同深部场源引起的微重力变化信号。该观测系统除可以提高地壳深部场源信号的信噪比外,还可以通过调整阵列间距来监控敏感区场源变化,有助于探测地壳深部地震孕育和发生阶段的场源介质物理变化过程。
以青藏高原地区为研究背景,以评估水文模型在该区的影响因素、改善条件及其整体适应性为研究目标,利用GRACE重力卫星对比水文模型模拟的陆地水变化,以及地面气象实测数据对比降雨与温度两项重要指标,采用相关与误差分析法评价水文模型输入参数,将其作为模型预测数据与实际观测数据进行对比分析。结果表明,GLDAS/Noah各项指标与GRACE更为相近,降雨与气温数据除夏冬两季存在幅值差异外,整体上周年幅值与相位都存在较高NSE系数,表明GLDAS模型的降雨及气温输入参数与地面观测数据有较高的一致性。
对两颗太阳同步轨道测高卫星ERS-2和Envisat 1995~2010年169个重复周期(共近15 a)的数据进行沿轨正交响应分析,得到中国海及西太平洋地区的海洋潮汐调和常数,并利用交叉点位置上升轨迹与下降轨迹提取的潮汐信息和验潮站数据分析了结果的准确度。结果表明,除S2、K1分潮外,基于ERS-2和Envisat测高卫星能够提取出可靠和分布合理的潮汐调和常数,结合交叉轨迹与邻近地面轨迹将有效改善采样规律和观测样本数量,进一步提高潮汐参数的准确度。
对银川盆地的主要断裂及构造演化、GPS速度场、现代地震活动及其震源深度剖面等进行研究。结果表明,银川盆地受到太平洋板块北西向俯冲和青藏高原北东向挤压作用影响,并处于剪切拉分断陷环境;GPS速度场显示,盆地内断裂南段比北段速率大,2009~2015年的水平拉张变形和剪切变形与1999~2007年相比有所减小,而速率值相对增加;现今地震资料及震源深度剖面显示,地震主要分布在断裂附近,并且地震的震源深度受断裂控制,说明断裂对地震有很好的控制作用;盆地内GPS平行速率和小震活动与断裂活动性具有较好的相关性,GPS平行速率大,小震活动密集,断裂的活动性强。
利用欧空局提供的Sentinel-1A卫星差分干涉数据为约束,对2015-12-07塔吉克斯坦MS7.4地震的震源机制进行反演。首先运用两轨法对卫星雷达影像进行差分干涉处理,获取覆盖塔吉克斯坦地震震区的同震形变场,然后运用分布式滑动模型反演获取较精细的断层滑动分布。结果显示,分布式滑动模型与观测结果有很高的拟合度。反演结果表明,发震断层以左旋走滑运动为主,此次地震断层的最大滑移量为4.42 m,同震的地震矩为73.71×1018 Nm,矩震级为MW7.19,与震后USGS、GCMT、IPGP等机构给出的震源机制解结果一致,是在具有左旋走滑运动特征的显著构造背景下的一次正常、必然的破裂事件。
利用湖南地区长沙、怀化、郴州3个探空站连续3 a(2012~2014年)的观测数据,以数值积分法计算的大气加权平均温度(Tm)作为参考值,分析Tm与地面气温Ts、水汽压es及大气压Ps之间的相关性,并基于最小二乘原理建立湖南地区多因子Tm模型。研究结果表明,Tm与地面温度Ts和水汽压es呈正相关性,与大气压Ps呈负相关;Bevis模型的Tm偏差主要分布在0~4 K之间,存在一定的系统偏差,而基于Ts单因子的Tm模型偏差主要分布在-2~3 K之间;双因子与三因子精度相当,但均优于单因子模型。总体而言,基于地面气温Ts和水汽压es的双因子Tm模型的精度优于基于Ts的单因子模型,更优于Bevis模型,适用于湖南地区的GPS气象研究及业务应用。
采用GFZ精密卫星轨道、钟差和MGEX测站观测数据,分析BDS载波相位时频传递性能。在KARR站BDS可视卫星数较多(平均为10.1颗)时,BDS时间传递精度为0.2 ns,与GPS、GLONASS相当;在PTVL站BDS可视卫星较少(平均为6.9颗)时,平均TDOP为3.5,大于GPS和GLONASS,其时间传递精度较低,仅为0.68 ns,差于GPS和GLONASS。目前,由于BDS全球跟踪站有限,MEO卫星较少,BDS收敛时间长于GPS和GLONASS。两测站三系统频率传递结果和频率稳定度结果基本相当,变化趋势一致。因测站KARR、PTVL未配备高稳定度的原子钟作为外接频标,得到的频率传递精度和频率稳定度较差。
从卫星可见性、DOP值、多路径误差、信噪比等方面对Swarm卫星星载GPS实测数据的质量进行分析,并将分析结果与GRACE卫星星载GPS数据质量进行对比。结果表明,Swarm卫星的多路径效应与伪距测量噪声比GRACE卫星大;DOP值两者基本相当;Swarm卫星接收机的通道数虽少,但是其跟踪能力强于GRACE卫星。最后,利用星载GPS数据进行Swarm卫星和GRACE卫星约化动力学定轨,表明Swarm卫星的伪距和载波相位残差均大于GRACE卫星。
数字压力式水位仪误差来源于压力测量误差、水密度取值误差和重力加速度取值误差,其中后两者引起的误差与水柱高度有关。对我国地震井水位观测网的水密度和重力加速度取值误差进行分析,大部分观测井水密度和重力加速度取值误差引起的水位观测误差基本上可以忽略。为了减少仪器的观测误差,水位传感器投放深度不宜过深,水位观测井筒水温不宜过高。对于个别矿化度大、富气泡的观测井和水温较高的非自流井,密度影响不容忽视。最后,对近几年来招标采购的水位仪器的测试情况进行总结,认为采用压力输入法与模拟井孔法相结合来测试压力式水位仪器的观测误差更为科学和准确。