《地球负荷动力过程的模型研究》

该项目属于大地测量与地球动力学的交叉研究领域即动力大地测量学(1703540)。

成果1-4精确模拟和计算了一系列新的球对称弹性地球模型的超高阶负荷勒夫数和格林函数(位移、倾斜、重力扰动和大地水准面扰动等),指出要提高反演的负荷质量或模拟的负荷响应分辨率,需要利用该新的地球模型及其考虑详细地壳结构的修正模型。研究结果已成功用于大量不同区域陆地水储量变化的反演,还用于揭示喜马拉雅主逆冲断层的深部慢滑动与季节性水文负荷响应的关系(Panda et al.,Nature Communications,2017)。提出了一套独立的球谐分析算法,并发布了相关软件,已成功用于GIA模拟的有限元迭代过程和国际上的大地测量正反演的数据球谐分析。相关参数结果和算法,成功应用到青藏高原地区,在高原东部河源地区、柴达木盆地、羌塘自然保护区中部、印度河上游流域和阿克苏河流域,首次发现了地下水呈现增加趋势(EPSL,2016)。

成果5-7建立了粘弹性横向非均匀地球的冰川均匀调整(GIA)模型L20和RF3S20,揭示横向非均匀对位移、重力等响应预测的影响非常显著,说明该横向非均匀地球的GIA模型是对传统的粘弹参数仅径向变化模型的重要修正。此外,揭示不同深度地幔粘滞度横向非均匀对GIA响应预测的影响机理和地表剪切运动具有穿过冰盖的“流动模式”等规律。主要成果发表在高端期刊EPSL(2篇),其先进性得到独立研究的证实(Guo et al.,2012,J.of Geodyn.),美国国家研究理事会2012海平面报告应用该新模型,揭示了美国东西海岸海平面上升趋势,PNAS论文还应用该模型研究格陵兰冰质量变化(Bevis et al.,2012)。

成果8提出了GRACE联合GNSS观测分离陆地水储量变化和GIA信号的理论途径,首次精准给出北美北欧的分离结果,揭示了1999-2005年加拿大大草原发生大干旱后的水储量恢复过程,解决了北美北欧水储量变化信号一直不能有效提取的巨大困难。相关成果以Highlight形式发表在NatureGeoscience,2次列入该杂志及其与Nature Climate Change的研究焦点“水资源利用”和“地下水”,已有大引用,国际著名的ICE-6G C模型参考了该成果,将加拿大大草原和五大湖水量重力上升趋势归结为干旱后的水量恢复,从而提高了历史冰盖时空分布的准确性(Roy & Peltier,2017)。

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