利用GRACE時變重力場探測青海區(qū)域陸地水變化.pdf

1、地球質(zhì)量的分布并非時刻處于穩(wěn)定靜止的狀態(tài)，地球表層水區(qū)域分布上季節(jié)性的周年變化和長期趨勢上的年際變化，對于氣候變化和人類活動具有重要影響。作為空間大地測量的重要內(nèi)容，地球重力場的研究可以提高人們對地球的認(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)中長空間尺度時變重力場信息變?yōu)榭赡埽瑸槿藗兲峁┝吮O(jiān)測地球質(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于全球計算結(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)描述了空間大地測量中衛(wèi)星重力探測技術(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，對利用重力衛(wèi)星數(shù)據(jù)探測地球質(zhì)量變化的國內(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)星重力場數(shù)據(jù)反演全球質(zhì)量變化的原理和方法，在GRACE時變重力場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于重力場模型高階系數(shù)誤差的

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

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量變化與GRACE計算結(jié)果進(jìn)行對比和驗證分析。詳細(xì)分析得出青海地區(qū)陸地水與地表水儲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，陸地水與地表水儲量增加;冬季降雨減少，陸地水與地表水儲量減少。除季節(jié)變化外，青海地區(qū)2002-2012年間陸地水儲量呈現(xiàn)出明顯的年際變化特征

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