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空间科学团队首次揭示我国渤海地区重力变化成因

发布日期:2020年08月26日 14:10 点击次数:

[本站讯]近日,山东大学“太阳爆发及其对行星空间环境的影响”攀登计划创新团队“卫星导航与遥感”课题组徐天河教授团队,使用卫星观测数据首次揭示了我国渤海重力变化的成因,该成果对我国近海海平面变化及其机理研究具有重要的参考价值。

传统观点认为,重力卫星GRACE (Gravity Recovery and Climate Experiment)的空间分辨率较低,大于300公里,在理论上很难识别渤海的重力信号变化。并且,更大的挑战是诊断分析渤海地区重力变化的原因:一方面,黄河不断向渤海输送泥沙,渤海地区的重力变化可能是来自这些泥沙沉积,也能是由于海水质量的增加;另一方面,与渤海相邻的华北地区,正在经历严重的地下水消耗,每年多达70亿吨,如此巨大的质量变化信号很容易污染和破坏渤海本身的重力信号变化,大大增加了研究难度。

图1.蓝色线表示不同GRACE产品时间序列,红色线表示使用卫星测高等数据模拟的信号变化,红色线与蓝色线具有高度相关性(R=0.8),表明渤海海平面变化在季节上主要是海水质量变化,由于红色线和蓝色线的长期趋势均较小,表明尚不能探测长期趋势变化。

研究团队使用GRACE卫星数据,以及卫星测高和海洋模式数据,提出使用正演方法模拟GRACE信号,结果显示,在季节尺度上,GRACE观测的重力变化主要来自海水质量变化,尚不能探测沉积物的季节变化(图1)。模拟显示,在长期趋势变化方面,华北地下水消耗的信号极大破坏了渤海重力增加的信号,导致GRACE直接观测的信号难以被识别,但是正演模拟的结果表明,GRACE观测到的重力长期变化也主要是由于海水质量增加,尚不能探测沉积物的长期积累。

此项研究成果发表在国际大地测量学顶级刊物Journal of Geodesy,第一作者是山东大学特别类资助博士后穆大鹏,“卫星导航与遥感”课题组组长徐天河教授为通讯作者。使用卫星观测数据研究近海及全球海平面变化,是徐天河教授团队研究的重要方向之一,除上述成果外,团队还在全球近海海平面变化成因以及北冰洋近海海平面变化成因等方面取得突破性成果。这些研究得到了国家自然科学基金、中国博士后基金和国家重点研发计划的资助。

相关论文及其链接(#为第一作者,*为通讯作者):

1. Dapeng Mu#, Tianhe Xu*, Guochang Xu. An investigation of mass changes in the Bohai Sea observed by GRACE. Journal of Geodesy, 2020, 94: 79.https://doi.org/10.1007/s00190-020-01408-1

2.Dapeng Mu#, Tianhe Xu*, Guochang Xu. Detecting coastal ocean mass variations with GRACE mascons. Geophysical Journal International, 2019, 217(3): 2071–2080.https://doi.org/10.1080/01490419.2020.1711832

3. Dapeng Mu#, Tianhe Xu*, Guochang Xu. Improved Arctic ocean mass variability inferred from time-variable gravity with constraints and dual leakage correction. Marine Geodesy, 2020, 43(3): 269-284.https://doi.org/10.1093/gji/ggz138


【供稿单位:威海校区宣传部    作者:穆大鹏    编辑:新闻网工作室    责任编辑:蒋晓涵  】

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