环境扰动对重力测量的影响研究

来源 :中国地震局地球物理研究所 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jianrui02
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重力测量对研究地球动力学、地球内部精细结构、资源探测等领域有重要意义。目前观测结果表明,重力观测数据的环境扰动影响分析在研究重力测量数据中必不可少。本文基于i Grav-012超导重力仪2016、2018、2019和2020年每年6月-10月数据,针对地震、台风、次重力波三类大尺度扰动源,提取超导重力观测数据中对应的扰动信号并开展时频特征分析,为重力测量数据的处理提供技术支撑。主要研究成果如下:(1)结合地震资料筛选出震前震后3小时内超导重力数据无地震波形记录的地震事件,通过地震震前、震后、同震期超导重力观测数据谱分析结果和地震平静期超导重力观测数据谱分析结果,探究地震事件对超导重力观测数据扰动信号的优势频段随震级和震中距的变化特征。研究发现:震前3小时内,超导重力观测数据在0.205 Hz、0.132 Hz和0.068Hz呈现明显的优势频段;同震期的优势频段范围集中在0.207 Hz、0.115 Hz和0.056 Hz;震后3小时内,优势频段集中在0.204 Hz、0.136 Hz和0.057 Hz。地震平静期的超导重力观测数据谱分析结果表明,虽然该时段内同样存在3个优势频段,但平静期的低频段高于震前震后3小时内低频段,平静期的中高频段低于震前震后3小时内中高频段,这为震前震后扰动研究提供新的参考。(2)系统梳理了超导重力观测数据中台风扰动信号的识别流程,得出的台风对重力扰动信号的时频域特征,通过时域和频域分析建立台风参数(台风强度、台风中心最低气压、台风中心与台站距离等)与重力数据中对应扰动信号特征频段功率谱密度(PSDF)的联系,取得台风对重力数据影响量级和扰动信号特征频率的认识。研究发现:台风对重力数据的影响随台风中心与台站距离的增大而减小,随台风强度增大而增大,与台风中心最低气压相关性弱。重力观测数据对反方位角100°-165°范围、距离1500 km-3000 km范围内的台风响应较大,范围内影响随距离增大动态减小,PSDF峰值为20.4 d B。台风中心与台站距离小于1500km和大于3000 km的区域内,台风对重力数据的干扰较小,且影响幅度相近,但小于1500 km的区域干扰大于3000 km以外区域。(3)量化分析超导重力数据中次重力波同频段响应信号特征及其与次重力波高变化的相关关系,取得次重力波对重力数据扰动信号的量级和时变特征的认识。研究发现:超导重力观测数据0-0.0325 Hz频段内,3小时间隔取样数据与由DART系统21415测站海底压力数据计算得到的次重力波高的相关系数为-0.992,有明显的负相关性。次重力波对超导重力测量数据扰动信号呈两个波峰和波谷的日变形态,日变幅度较大时超过1μGal,幅度较小时为0.5μGal左右。超导重力测量数据次重力波响应信号年变趋势有夏低冬高特征,与次重力波高年变特征相符,5个月变化幅度为4.41μGal。
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