利用GRACE時(shí)變重力場(chǎng)探測(cè)青海區(qū)域陸地水變化.pdf_第1頁(yè)
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1、地球質(zhì)量的分布并非時(shí)刻處于穩(wěn)定靜止的狀態(tài),地球表層水區(qū)域分布上季節(jié)性的周年變化和長(zhǎng)期趨勢(shì)上的年際變化,對(duì)于氣候變化和人類活動(dòng)具有重要影響。作為空間大地測(cè)量的重要內(nèi)容,地球重力場(chǎng)的研究可以提高人們對(duì)地球的認(rèn)知。2002年發(fā)射的GRACE衛(wèi)星使得全天候、高精度、高效獲取全球范圍內(nèi)中長(zhǎng)空間尺度時(shí)變重力場(chǎng)信息變?yōu)榭赡埽瑸槿藗兲峁┝吮O(jiān)測(cè)地球質(zhì)量變化的方法。
  本文利用GRACE(Gravity Recovery and Climate E

2、xperiment) RL05數(shù)據(jù)計(jì)算2002-2012年間全球范圍內(nèi)的質(zhì)量變化,選取青海地區(qū)結(jié)合水文模型GLDAS、衛(wèi)星測(cè)高數(shù)據(jù)和降水資料進(jìn)行了詳細(xì)分析。引入主成分分析方法對(duì)于全球計(jì)算結(jié)果進(jìn)行分解、篩選和重構(gòu)。其中相關(guān)的內(nèi)容和結(jié)論概括如下:
  (1)描述了空間大地測(cè)量中衛(wèi)星重力探測(cè)技術(shù)的發(fā)展和CHAMP(ChallengingMini-Satellite Payload For Geoscience and Applicati

3、on)、GRACE、GOCE(Gravity Fieldand Steady-State Ocean Circulation Explorer)三種重力衛(wèi)星,對(duì)利用重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)探測(cè)地球質(zhì)量變化的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)。介紹了GRACE的衛(wèi)星數(shù)據(jù)產(chǎn)品并闡述利用GRACE衛(wèi)星重力場(chǎng)數(shù)據(jù)反演全球質(zhì)量變化的原理和方法,在GRACE時(shí)變重力場(chǎng)后處理方法中著重分析并比較了高斯濾波、扇形濾波、去相關(guān)濾波等空間平滑濾波方法對(duì)于重力場(chǎng)模型高階系數(shù)誤差的

4、影響。
  (2)引入統(tǒng)計(jì)方法中的主成分分析方法對(duì)于2004-2010年期間連續(xù)84個(gè)月的GRACE重力場(chǎng)模型數(shù)據(jù)計(jì)算出的全球范圍內(nèi)質(zhì)量變化進(jìn)行分解,得到反映全球陸地水儲(chǔ)量主要變化區(qū)域分布的空間模態(tài)和水儲(chǔ)量變化周年性的時(shí)間模態(tài)。通過(guò)采用高貢獻(xiàn)度的幾個(gè)空間和時(shí)間模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)重構(gòu)可以有效的保留原始信號(hào)的主成分并壓縮數(shù)據(jù)信號(hào)和誤差噪聲的去除。
  (3)利用2002-2012年的GRACE數(shù)據(jù)計(jì)算分析了全球陸地水儲(chǔ)量的長(zhǎng)期變化和周

5、年變化特征,并引入水文模型GLDAS(Global Land Data Assimilation System)所反演出的全球地表水儲(chǔ)量變化與GRACE計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比和驗(yàn)證分析。詳細(xì)分析得出青海地區(qū)陸地水與地表水儲(chǔ)量變化均存在明顯的季節(jié)變化特征,這與降雨資料有很好的一致性,具體表現(xiàn)為夏季降雨增多,陸地水與地表水儲(chǔ)量增加;冬季降雨減少,陸地水與地表水儲(chǔ)量減少。除季節(jié)變化外,青海地區(qū)2002-2012年間陸地水儲(chǔ)量呈現(xiàn)出明顯的年際變化特征

6、,在長(zhǎng)期年際變化上呈現(xiàn)逐年增加的趨勢(shì),平均增長(zhǎng)速率為4.3±0.4mm/yr,表現(xiàn)為西部高原地區(qū)增長(zhǎng)速率相對(duì)較快。青海湖流域2002-2012年間陸地水儲(chǔ)量表現(xiàn)為逐年增加,平均增長(zhǎng)速率為3.8±0.4mm/yr,主要來(lái)自于地表水儲(chǔ)量和青海湖泊蓄水量的變化,平均速率增長(zhǎng)分別為2.2±0.3mm/yr和0.9±0.1mm/yr。青海西部高原區(qū)域2002-2012年間陸地水儲(chǔ)量呈現(xiàn)逐年增長(zhǎng)的趨勢(shì),平均增長(zhǎng)速率為6.4±0.4mm/yr,在趨勢(shì)

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