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随机运动激发Chandler摆动的研究

黄淑亚  
【摘要】: 本文介绍了地球自转动力学理论,以及Chandler摆动激发的研究进展。人 们对Chandler摆动的激发已做了许多的研究,考虑了各种各样的激发源,如大 气、海洋和水的运动及质量分布等,以及地震,核墁耦合等地球物理现象。可 是问题始终没有一个完美的答案。 本文主要从随机理论出发,考虑激发源是一种随机运动,利用随机数据的 统计分析方法研究了Chandler摆动的激发问题。首先利用SPACE98数据,去 掉其趋势项、周年项后,得到主要含Chandler项的激发序列;对此序列做了平 稳性、周期性、正态性分析,结果表明:Chandler摆动激发序列可以认为是一 种平稳随机噪声。对NCEP大气角动量、海洋角动量序列分别作了同样的分析, 结果表明:大气角动量、海洋角动量序列具有与极移激发序列相似的统计特性。 由此可以初步推断,大气、海洋中随机成份可以激发Chandler摆动。同时,从 量级上看,二者共同作用可激发约72%-76%的Chandler摆动观测值。 本文另外一部分工作是理论分析和数值模拟。理论分析表明:周期性强迫 运动只能激发与其周期相一致的极移运动,随机运动是Chandler摆动最主要的 激发源。基于随机激发假设,本文建立了一个Chandler摆动随机激发模型,由 此用白噪声随机过程作为随机激发源,模拟了Chandler摆动,其清晰地展现出 了观测出的Chandler摆动的两个重要定性特征:振幅变化不规则和不单调衰减。 另一方面,通过实测大气和海洋角动量序列(去掉主要规则变化),计算模拟 了Chandler摆动,同样也展示了上述Chandler摆动两个主要特征。但因模拟过 程中初值选取问题本文没有合理解决与实测大气和海洋角动量序列时间长度有 限,本文目前难以给出与观测充全相符的模拟结果。 在上述基础上,本文也指出了有待进一步研究的问题:如不同随机激发过程 与Chandler摆动的关系,大气和海洋中随机过程的严格确认和提取以及随机过 程与观测误差的关系等。本文是对Chandler摆动激发问题研究的一个新尝试!


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