【摘要】：潮汐現(xiàn)象“穿透”整個(gè)地球系統(tǒng),深入研究潮汐可以為地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)、月球軌道演化等提供反演數(shù)據(jù);或作為改正值,提高非潮汐信號(hào)的獲取精度。大地測(cè)量觀測(cè)值要想達(dá)到1mm或0.1 μGal的精度,必須精確考慮海潮及其負(fù)荷效應(yīng)的影響�，F(xiàn)有的全球海潮模型在開闊的深海海域精度較高,但在淺海和極地海域,精度尚欠,由此導(dǎo)致近海區(qū)域或南極地區(qū)的海潮負(fù)荷效應(yīng)的計(jì)算精度也相對(duì)較差。近20年來(lái),全球定位系統(tǒng)(GPS)蓬勃發(fā)展,其積累的觀測(cè)數(shù)據(jù)已廣泛應(yīng)用于大地測(cè)量和地球物理領(lǐng)域。利用高精度、高連續(xù)性的GPS數(shù)據(jù)對(duì)海潮及其負(fù)荷效應(yīng)進(jìn)行研究具有重要的理論意義和參考價(jià)值。南極海域大型冰架以及季節(jié)性海冰的出現(xiàn),阻礙了測(cè)高衛(wèi)星對(duì)海平面的探測(cè)�，F(xiàn)今的全球海潮模型在南極還不能達(dá)到深海、甚至是低緯淺海海域的精度。本文利用GPS技術(shù)系統(tǒng)研究南極地區(qū)海潮及其負(fù)荷效應(yīng):對(duì)海潮及其負(fù)荷效應(yīng)的國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢(shì)進(jìn)行回顧;針對(duì)南極周邊海域,分析比較不同全球海潮模型在不同區(qū)域的精度;使用海冰GPS觀測(cè)數(shù)據(jù)提取海潮調(diào)和參數(shù),并研究觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)對(duì)結(jié)果可靠性的影響;使用南極半島的GPS數(shù)據(jù)直接提取海潮負(fù)荷位移參數(shù),分析GPS技術(shù)提取負(fù)荷參數(shù)的能力;研究GPS高程時(shí)間序列中未模型化的全日及全日以下高頻誤差的混疊效應(yīng),并利用混疊效應(yīng)評(píng)估GPS提取得到的海潮負(fù)荷位移參數(shù)的精度。本文主要的研究?jī)?nèi)容及成果包括:(1)將南極海域分為4個(gè)子海域,系統(tǒng)評(píng)估全球海潮模型的精度。將南極海域分為南極半島海域、Ross海域、Weddell海域和Prydz海域,通過與南極周邊驗(yàn)潮數(shù)據(jù)進(jìn)行比較,給出各子海域的最優(yōu)模型。南極半島海域、Ross海域以及Weddell海域的最優(yōu)模型為TPX08;Prydz海域的最優(yōu)模型是HAMTIDE12。TPX08模型由于同化了部分南極驗(yàn)潮數(shù)據(jù),因此在南極地區(qū)具有相對(duì)較好的表現(xiàn)。(2)利用海冰GPS數(shù)據(jù)成功提取海潮信息,并對(duì)全球海潮模型精度進(jìn)行評(píng)估。使用動(dòng)態(tài)精密單點(diǎn)定位(PPP,Precise Point Positioning)和相對(duì)定位方法,對(duì)中國(guó)南極科考隊(duì)員在南極中山站附近海域收集的海冰GPS數(shù)據(jù)進(jìn)行解算,并成功提取海潮調(diào)和參數(shù)。GPS技術(shù)夠以3 cm的精度提取海潮信息,且對(duì)能量(振幅)較大的分潮估計(jì)更為可靠。南極地區(qū),要想獲取可靠的海潮信息并忽略GPS單天解中邊界濾波效應(yīng)的影響,需保證30天以上的觀測(cè)時(shí)長(zhǎng)。(3)提取南極半島地區(qū)13個(gè)GPS測(cè)站的海潮負(fù)荷位移參數(shù)。使用動(dòng)態(tài)PPP方法解算得到GPS測(cè)站的3維動(dòng)態(tài)坐標(biāo)時(shí)間序列,利用U-TDE軟件進(jìn)行分潮調(diào)和參數(shù)的提取。通過與模型值的對(duì)比發(fā)現(xiàn),GPS估計(jì)值與TPX08模型(南極半島海域精度最高的全球海潮模型)的一致性在5 mm量級(jí)。使用海潮負(fù)荷位移改正參數(shù)對(duì)動(dòng)態(tài)PPP進(jìn)行解算,能夠使GPS高頻動(dòng)態(tài)時(shí)間序列的RMS值降低30%。(4)利用頻譜分析方法研究GPS坐標(biāo)時(shí)間序列中高頻信號(hào)的混疊效應(yīng)。以固體潮模型中的K1分潮為例,展示混疊信號(hào)在GPS單天解(24小時(shí))坐標(biāo)時(shí)間序列中的傳播機(jī)制,并得到南極地區(qū)的誤差-信號(hào)傳播比約為5.6%。利用混疊效應(yīng)對(duì)海潮負(fù)荷位移參數(shù)進(jìn)行評(píng)估,發(fā)現(xiàn)其能夠以0.1 mm的精度分離混疊信號(hào),為海潮負(fù)荷精度的評(píng)估提供了一種簡(jiǎn)單有效的方法。
【圖文】：

武漢大學(xué)博士學(xué)位論文區(qū)域?yàn)槟蠘O及其周邊海域（３０°Ｓ以南），為了真實(shí)地反應(yīng)程度，我們沒有采用Ｓｔａｍｍｅｒ邋ｅｔａｌ．邋（２０１４）根據(jù)緯度對(duì)格網(wǎng)的策略，而是對(duì)所選區(qū)域進(jìn)行平均配權(quán)。我們計(jì)算８?jìng)�(gè)主深海（深度大于１０００邋ｍ）和淺海（深度小于１０００邋ｍ）海中深度數(shù)據(jù)來(lái)自丹麥技術(shù)大學(xué)提供的世界格ｅ．ｄｔｕ．ｄｋ／ｐｕｂ／ＤＴＵｌ邋０／ＤＴＵ１０＿ＴＩＤＥＭＯＤＥＬ／ＢＡＴＨＹＭＥＴＲＹ煒３０°以南的深度／海拔圖。從圖３．１中可以發(fā)現(xiàn)，海深小中于大陸架邊緣地區(qū)。表３．２統(tǒng)計(jì)了冰架／海冰、淺海、以潮的ＲＭＳ值以及總ＲＳＳ值。逡逑

周邊海域、麥哲倫海峽－布蘭卡灣、好望角附近海域等。由圖３．１可知，，這些的深度基本都小于１０００ｍ，海岸線形狀復(fù)雜、局部海潮的時(shí)空變化較為迅高衛(wèi)星較為稀疏的軌跡、數(shù)天甚至數(shù)月的重訪周期，很難捕捉到如此精細(xì)快潮汐變化；同時(shí)，海底地形、底部摩擦系數(shù)、粘性系數(shù)等參數(shù)對(duì)模型建立也較難確定，從而導(dǎo)致潮汐方程的建立與求解更加困難。所以這些地區(qū)不同之間存在較大的不一致，建模的不確定性較大。逡逑（２）南極大陸周邊海域，特別是Ｗｅｄｄｅｌｌ海的Ｆｉｌｃｈｎｅｒ－Ｒｏｎｎｅ冰架和Ｒ域的Ｒｏｓｓ冰架區(qū)域。這些地方的ＲＭＳ數(shù)值明顯大于（１）中大陸沿岸海此也說明使用Ｓｔａｍｍｅｒ邋ｅｔａｌ．邋（２０１４）的降權(quán)策略，的確會(huì)低估高緯度海域不符值對(duì)整體ＲＭＳ造成的影響。極地區(qū)域由于超過了邋Ｔ／Ｐ系列衛(wèi)星的覆蓋而缺少高精度的測(cè)高數(shù)據(jù)；海冰的季節(jié)性變化和大型冰架的存在嚴(yán)重阻礙測(cè)氋衛(wèi)星對(duì)于海平面的測(cè)量；同時(shí)由于極地惡劣的氣候環(huán)境，周邊的驗(yàn)潮測(cè)數(shù)據(jù)源也較為稀少。因此，這些海域缺少用來(lái)對(duì)海潮進(jìn)行建模或約束的數(shù)同模型間的建模一致性較差。逡逑１２「邐了邐——邐：—￣１邐－邐ｒ邐：逡逑
【學(xué)位授予單位】：武漢大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：P228.4;P714.1

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2702582