【摘要】：潮汐現(xiàn)象“穿透”整個地球系統(tǒng),深入研究潮汐可以為地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、月球軌道演化等提供反演數(shù)據(jù);或作為改正值,提高非潮汐信號的獲取精度。大地測量觀測值要想達到1mm或0.1 μGal的精度,必須精確考慮海潮及其負荷效應(yīng)的影響。現(xiàn)有的全球海潮模型在開闊的深海海域精度較高,但在淺海和極地海域,精度尚欠,由此導(dǎo)致近海區(qū)域或南極地區(qū)的海潮負荷效應(yīng)的計算精度也相對較差。近20年來,全球定位系統(tǒng)(GPS)蓬勃發(fā)展,其積累的觀測數(shù)據(jù)已廣泛應(yīng)用于大地測量和地球物理領(lǐng)域。利用高精度、高連續(xù)性的GPS數(shù)據(jù)對海潮及其負荷效應(yīng)進行研究具有重要的理論意義和參考價值。南極海域大型冰架以及季節(jié)性海冰的出現(xiàn),阻礙了測高衛(wèi)星對海平面的探測�，F(xiàn)今的全球海潮模型在南極還不能達到深海、甚至是低緯淺海海域的精度。本文利用GPS技術(shù)系統(tǒng)研究南極地區(qū)海潮及其負荷效應(yīng):對海潮及其負荷效應(yīng)的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢進行回顧;針對南極周邊海域,分析比較不同全球海潮模型在不同區(qū)域的精度;使用海冰GPS觀測數(shù)據(jù)提取海潮調(diào)和參數(shù),并研究觀測時長對結(jié)果可靠性的影響;使用南極半島的GPS數(shù)據(jù)直接提取海潮負荷位移參數(shù),分析GPS技術(shù)提取負荷參數(shù)的能力;研究GPS高程時間序列中未模型化的全日及全日以下高頻誤差的混疊效應(yīng),并利用混疊效應(yīng)評估GPS提取得到的海潮負荷位移參數(shù)的精度。本文主要的研究內(nèi)容及成果包括:(1)將南極海域分為4個子海域,系統(tǒng)評估全球海潮模型的精度。將南極海域分為南極半島海域、Ross海域、Weddell海域和Prydz海域,通過與南極周邊驗潮數(shù)據(jù)進行比較,給出各子海域的最優(yōu)模型。南極半島海域、Ross海域以及Weddell海域的最優(yōu)模型為TPX08;Prydz海域的最優(yōu)模型是HAMTIDE12。TPX08模型由于同化了部分南極驗潮數(shù)據(jù),因此在南極地區(qū)具有相對較好的表現(xiàn)。(2)利用海冰GPS數(shù)據(jù)成功提取海潮信息,并對全球海潮模型精度進行評估。使用動態(tài)精密單點定位(PPP,Precise Point Positioning)和相對定位方法,對中國南極科考隊員在南極中山站附近海域收集的海冰GPS數(shù)據(jù)進行解算,并成功提取海潮調(diào)和參數(shù)。GPS技術(shù)夠以3 cm的精度提取海潮信息,且對能量(振幅)較大的分潮估計更為可靠。南極地區(qū),要想獲取可靠的海潮信息并忽略GPS單天解中邊界濾波效應(yīng)的影響,需保證30天以上的觀測時長。(3)提取南極半島地區(qū)13個GPS測站的海潮負荷位移參數(shù)。使用動態(tài)PPP方法解算得到GPS測站的3維動態(tài)坐標(biāo)時間序列,利用U-TDE軟件進行分潮調(diào)和參數(shù)的提取。通過與模型值的對比發(fā)現(xiàn),GPS估計值與TPX08模型(南極半島海域精度最高的全球海潮模型)的一致性在5 mm量級。使用海潮負荷位移改正參數(shù)對動態(tài)PPP進行解算,能夠使GPS高頻動態(tài)時間序列的RMS值降低30%。(4)利用頻譜分析方法研究GPS坐標(biāo)時間序列中高頻信號的混疊效應(yīng)。以固體潮模型中的K1分潮為例,展示混疊信號在GPS單天解(24小時)坐標(biāo)時間序列中的傳播機制,并得到南極地區(qū)的誤差-信號傳播比約為5.6%。利用混疊效應(yīng)對海潮負荷位移參數(shù)進行評估,發(fā)現(xiàn)其能夠以0.1 mm的精度分離混疊信號,為海潮負荷精度的評估提供了一種簡單有效的方法。
【圖文】：

武漢大學(xué)博士學(xué)位論文區(qū)域為南極及其周邊海域（３０°Ｓ以南），為了真實地反應(yīng)程度，我們沒有采用Ｓｔａｍｍｅｒ邋ｅｔａｌ．邋（２０１４）根據(jù)緯度對格網(wǎng)的策略，而是對所選區(qū)域進行平均配權(quán)。我們計算８個主深海（深度大于１０００邋ｍ）和淺海（深度小于１０００邋ｍ）海中深度數(shù)據(jù)來自丹麥技術(shù)大學(xué)提供的世界格ｅ．ｄｔｕ．ｄｋ／ｐｕｂ／ＤＴＵｌ邋０／ＤＴＵ１０＿ＴＩＤＥＭＯＤＥＬ／ＢＡＴＨＹＭＥＴＲＹ煒３０°以南的深度／海拔圖。從圖３．１中可以發(fā)現(xiàn)，海深小中于大陸架邊緣地區(qū)。表３．２統(tǒng)計了冰架／海冰、淺海、以潮的ＲＭＳ值以及總ＲＳＳ值。逡逑

周邊海域、麥哲倫海峽－布蘭卡灣、好望角附近海域等。由圖３．１可知，，這些的深度基本都小于１０００ｍ，海岸線形狀復(fù)雜、局部海潮的時空變化較為迅高衛(wèi)星較為稀疏的軌跡、數(shù)天甚至數(shù)月的重訪周期，很難捕捉到如此精細快潮汐變化；同時，海底地形、底部摩擦系數(shù)、粘性系數(shù)等參數(shù)對模型建立也較難確定，從而導(dǎo)致潮汐方程的建立與求解更加困難。所以這些地區(qū)不同之間存在較大的不一致，建模的不確定性較大。逡逑（２）南極大陸周邊海域，特別是Ｗｅｄｄｅｌｌ海的Ｆｉｌｃｈｎｅｒ－Ｒｏｎｎｅ冰架和Ｒ域的Ｒｏｓｓ冰架區(qū)域。這些地方的ＲＭＳ數(shù)值明顯大于（１）中大陸沿岸海此也說明使用Ｓｔａｍｍｅｒ邋ｅｔａｌ．邋（２０１４）的降權(quán)策略，的確會低估高緯度海域不符值對整體ＲＭＳ造成的影響。極地區(qū)域由于超過了邋Ｔ／Ｐ系列衛(wèi)星的覆蓋而缺少高精度的測高數(shù)據(jù)；海冰的季節(jié)性變化和大型冰架的存在嚴(yán)重阻礙測氋衛(wèi)星對于海平面的測量；同時由于極地惡劣的氣候環(huán)境，周邊的驗潮測數(shù)據(jù)源也較為稀少。因此，這些海域缺少用來對海潮進行建模或約束的數(shù)同模型間的建模一致性較差。逡逑１２「邐了邐——邐：—￣１邐－邐ｒ邐：逡逑
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：P228.4;P714.1

【參考文獻】

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1 李斐;肖峰;張勝凱;鄂棟臣;程曉;郝衛(wèi)峰;袁樂先;左耀文;;基于CryoSat-2測高數(shù)據(jù)的全南極冰蓋DEM的建立與精度評估[J];地球物理學(xué)報;2017年05期

2 雷錦韜;李斐;張勝凱;馬超;;不同海潮模型對東南極沿海地區(qū)GPS基線解算的影響[J];武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版);2015年11期

3 鄭凱;馬蘭;季偉;郭博峰;;利用PPP反演海潮負荷位移參數(shù)[J];大地測量與地球動力學(xué);2015年03期

4 張勝凱;雷錦韜;李斐;;全球海潮模型研究進展[J];地球科學(xué)進展;2015年05期

5 王輝;劉娜;李本霞;李響;;海洋可預(yù)報性和集合預(yù)報研究綜述[J];地球科學(xué)進展;2014年11期

6 謝蘇銳;李斐;趙杰臣;張勝凱;;驗潮與GPS聯(lián)合監(jiān)測南極中山站附近海冰厚度變化[J];武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版);2014年10期

7 方川;高井祥;王堅;胡洪;;不同模型下海潮負荷對高精度GPS測量的影響[J];大地測量與地球動力學(xué);2014年04期

8 王維波;趙進平;;累積海冰密集度及其在認識北極海冰快速變化的作用[J];地球科學(xué)進展;2014年06期

9 張杰;李斐;樓益棟;郝衛(wèi)峰;;海潮負荷對GPS精密定位的影響[J];武漢大學(xué)學(xué)報(信息科學(xué)版);2013年12期

10 石先武;譚駿;國志興;劉欽政;;風(fēng)暴潮災(zāi)害風(fēng)險評估研究綜述[J];地球科學(xué)進展;2013年08期

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1 張杰;GPS精密測量中的海潮負荷問題研究[D];武漢大學(xué);2014年

本文編號：2702582