GRACE重力卫星在陆地水储量变化监测中的应用.pdf

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1、第38卷第5期全球定位系统Vo1．38，No．52013年1O月GNSSWorldofChInaOctober。2013GRACE重力卫星在陆地水储量变化监测中的应用范云峰(河南省有色金属地质矿产局第一地质大队，河南郑州450016)摘要：介绍了GRACE重力卫星，并对GRACE重力卫星数据在陆地水储量变化中的应用现状进行分析，总结了GRACE重力卫星数据在陆地水储量变化检测中的数据获取、计算方法和精度分析，以及Grace数据在不同区域尺度陆地水储量变化估算中的应用情况，最后，指出GRACE在水储量应用中的不足和未来的研究方向。关键词：GRACE重力卫星；空间分辨率；水储量

2、变化中图分类号：P228．4文献标志码：A文章编号：1008—9268(2013)05—0083—05由于古冰盖的消融，导致现今地壳回弹、地幔物质t’引百回流，这种冰川均衡调整引起的质量增加在卫星重GRACE重力卫星是由美国和德国联合研发，力观测中产生很强的干扰，甚至完全掩盖了所探测于2002年3月17日于俄罗斯北部的普列谢茨克的现今物质平衡信号，因此，在这些地区的相关研基地(Plesetsk)发射升空。GRACE重力卫星的首究一直没有取得进展。2012年，中科院测量与地要科学任务是以高空间分辨率和时间分辨率获取球物理研究所汪汉胜研究员及其负责的研究团队地球重力场的时变信息

3、，从而为地球系统内的物质与加拿大卡尔加里大学胡百卓教授、瑞典国土测量迁移提供前所未有的约束；GRACE的第二个科学局HolgerSteffen博士合作，对冰川均衡调整理论任务是利用GPS无线电掩星技术探测大气层和电进行深入研究，首次提出了GRACE联合GPS观离层。测网络分离现今物质平衡信号的有效途径，在北美在轨期间，GRACE能够提供时变的地球重力中部的加拿大大草原(艾伯塔、萨斯喀彻温和马尼场的月解。GRACE重力卫星计划的工程管理由托巴省)、五大湖地区，发现过去十年陆地水量剧美国喷气动力实验室(JPL)负责，科学数据处理、增。该研究所提出的从GRACE卫星重力信号中分发

4、与管理由JPL、德克萨斯人学空间研究中心排除冰川均衡调整的巨大干扰，从而有效分离出相(CSR)和德国地学研究中心(GFZ)共同承担。关研究的地区水储量变化及其趋势，所给出的结果有利于了解北美北欧当前知之甚少的区域水储量l在国内外水储量变化监测应用中变化趋势，进一步显示了卫星重力探测地球系统质的研究现状量变化与迁移的巨大能力。2002年欧美发射的重力恢复和气候实验GRACE卫星数据在国内也得到一些应用，由(GRACE)卫星在探测陆地水储量变化、冰雪消融于其空间分辨率的限制，目前只局限于对中国整个取得极大的成功，但是探测北美、北欧和南极地区陆地区域，及国内几个大的典型流域，如长

5、江、黑的现今质量变化趋势却遭遇严重的挑战。因为，在河、及中国西南区域水储量变化的估算口]。与国外末次冰期这些地区发育了巨厚的冰盖，两万年以来同行对比，国内的GRACE研究无论深度和广度都收稿日期：2013-07-28联系人：范云峰E-mail：149606328@qq．corn84全球定位系统第38卷还比较欠缺。化，并利用张掖地区23口地下水测井数据对地下翟宁，王泽民，伍岳，叶聪云等利用GRACE反水反演结果进行了初步验证。研究结果表明：①黑演长江流域水储量变化。其采用的数据是CSR提河流域陆地水储量整体上呈现减少趋势，与该流域供的RL04从2003年1月～2006年9月G

6、RACE气候变化和CPC水文模型的计算结果具有较好的所测得的共43个近似月平均时变重力场模型，并一致性，其减少速率为2．3cm／a等效水深；②黑河且采用Cheng等提供的根据激光测卫得到的C20流域地下水储量呈现长期减少趋势，其减少速率为代替GRACE的C20，提高反演精度，另外，由于2．5cm／a等效水深，上、中游区域地下水储量减少GRACE无法提供重力场一阶项球谐系数，其采用速率相当，下游区域地下水储量减少速率明显小于地球质心季节变化项计算得到一阶项代替中上游区域]。GRACE的一阶项_2]。其用GRACE反演出来的汪汉胜等利用22个月的GRACE时变重力等效水高和利用

7、CPC模型计算出来的结果比较，场，反演了三峡水库补给水系的水储量变化，并按显示反演结果和CPC水文模型符合得相当好，都月给出了数值结果。与水文学同化模型(CPC)的反映了长江流域水储量存在明显的季节变化，并可计算结果进行了两组比较，说明基于GRACE重力以看出水储量的周年变化，主要在春季和秋季达到的反演结果是合理的]。尽管反演结果与水文学最小和最大值。的结果差别较大，但仍然显示GRACE能监测该区曹艳萍，楠卓铜等利用GRACE重力卫星监测每月的水储量变化。黑河流域水储量变化。其采用的是由CSR数据中2数据获取和计算