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《中国科学院研究生院(测量与地球物理研究所)》 2003年
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大气负荷效应问题研究

罗少聪  
【摘要】: 随着现代大地测量技术和数据分析手段的日益提高,大气对各类物理场地表观测 的负荷影响必须予以考虑,大气的负荷效应为直接效应(大气对地球表面及内部点产 生直接吸引)和间接效应(大气作为表面负荷作用于地球,导致地球的弹性形变和内部 质量的重新分布,产生附加位)之和,习惯上表示为大气格林函数(弹性项和直接引力 项格林函数之和)和地表气压观测值的全球褶积积分.本文基于弹性地球对表面负荷 的响应理论和标准大气模型,综合研究大气负荷效应的时间、空间和频率特征,为 地表重力、倾斜、位移和应变等物理场的高精度连续观测提供精密大气影响改正模 型.主要工作如下: 第一章:介绍本研究工作的背景,简述和分析了大气负荷理论发展和取得的成 就,选择本文采用的方法和技术路线. 第二章:简要介绍大气负荷研究所需的气象科学知识、资料及其数据处理方法; 建立相对湿度表示的大气比气体常数模型,利用地面温度和空间垂直温度梯度、压 力变化的规律估算大气水汽组分变化对比气体常数的影响;对中国及邻区的地面气 压记录进行了预处理和网格化. 第三章:简述球形弹性地球负荷响应解的基础理论和大气负荷效应的处理方法; 建立大气重力和倾斜格林函数表达式. 第四章:采用数值计算方法,研究了地球模型对弹性项格林函数及其对大气负 荷响应的影响;利用理想气体方程和流体静力学平衡方程解算了吸引项格林函数, 讨论各种因素对大气重力和倾斜格林函数及其对重力和倾斜的影响;基于球对称地 球模型,给出了武昌站台站依赖的大气重力、倾斜格林函数. 第五章:获得了大气对地表不同物理场观测影响的数值结果.利用实测地面气 温、气压资料获得大气负荷效应时间序列的数值结果,研究大气影响的时间、空间 和频率特征,分析经验公式的有效性,研究地面观测和数据分析大气影响和改正的 方案;利用GGP台站超导重力观测资料,分析检验大气重力影响;分析IGS台站大 气位移改正的可能性. 第六章:利用数理统计理论研究大气负荷改正褶积系统的误差及其传播特性和 使用功效,给出系统输出的精度估计,提出系统的优化配置原则. 最后是本文的总结和展望.
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