空间大地测量观测有助于揭示地球表面载荷的变化

地球表面质量的运动，包括大气和海洋以及水文和冰川融化，导致地球表面载荷的重新分布、固体地球的变形以及重力场的变化。

中国科学院上海天文台金双根教授领导的研究小组利用空间大地测量揭示了地球表面载荷的季节和季节内信号变化。

他们研究了全球导航卫星系统(GNSS)的位移和重力恢复和气候实验(GRACE)的时变重力，以提取表面载荷信号并探索其地球物理应用。结果表明，空间大地测量学为研究表面载荷及其引起的地壳运动提供了一种有效的方法。该研究于7月24日发表在《卫星导航》杂志上。

早期，地球表面载荷产生的位移不足以通过传统的非全球测量技术检测到，因此被认为是干扰构造运动信号的噪声。然而，在20世纪90年代，大地测量学家开始使用密集的连续GNSS观测站网络，以高空间和时间分辨率精确观测地壳运动。

他们发现长期构造运动叠加了显着的季节信号，这种季节信号逐渐引起了他们的注意。2002年GRACE卫星的发射使科学家能够从太空直接观测地球上的质量异常，GRACE和GNSS观测的结合使表面载荷研究更有说服力。

此前，研究小组利用GNSS的表面位移和GRACE的质量异常研究了季节性(周期性)和季节内表面载荷。他们获得了一些重要的结果，例如地球动态扁率的变化、高分辨率全球时变重力场、美国西南部的极端干旱以及日本暴雨带来的水荷载。

在这项研究中，研究人员介绍了GNSS站位移的长期和季节性变化以及南美洲北部GRACE的质量异常。他们分别在正质量异常和负质量异常区域发现了沉降和隆起。另一方面，GNSS站的质量异常从负值转向正值。空间大地测量合理监测了赤道附近以雨季和旱季交替为特征的陆地水文负荷季节变化。

至于日本北部北海道的质量异常和地表位移地图，质量异常和季节性地壳运动幅度的年际变化很好地反映了降雪量的年际变化。

来自GNSS和GRACE的位移和质量异常提供了表面负荷季节性变化的补充信息，例如陆地水文负荷。SHAO客座教授KosukeHeki教授表示：“由于两种技术的空间分辨率不同，当表面载荷由复杂的小尺度异常组成时，位移和质量异常往往彼此不一致。这将是未来表面载荷大地测量研究的一个关键方向。”

此外，连续的GNSS观测位移可用于反演时变重力场，并与GRACE测量一起监测水负荷异常变化。金教授说：“我们已经获得了研究每月全球重力场和高时空分辨率地球物理载荷信号的工具，这种空间大地测量技术对于监测灾难性洪水和干旱非常重要。”

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