基于旋转模型的青藏高原重力变化研究

论文摘要

青藏高原地区在大地构造上属于青藏、新疆和华北三大亚板块交界地带,是新构造时期以来最为活跃的一个区域。因其构造运动和地震活动之强烈、地学研究和减灾意义之重要而倍受地学界关注。多年的研究资料表明该区域绕青藏高原东构造存在顺时针旋转运动。卫星重力作为研究地壳运动和变形引起的重力场时空变化的一种新的理论和方法,将其运用到青藏高原区域重力变化研究中去具有新的意义。结合国内外相关的研究成果,本文的主要内容如下：1、首先简要介绍了卫星重力探测技术的发展现状及相关研究,以及利用GRACE卫星数据反演地球重力场的成果。在理解应用GRACE卫星数据计算区域重力场原理的基础上,对重力场模型的精度、勒让德函数以及高斯平滑等方面做了相关研究。2、利用直立长方体重力异常计算理论,推导了直立长方体重力异常旋转计算模型。并根据该模型对单个块体在发生旋转运动后引起的重力异常变化的进行了数值模拟,并分析了块体在发生旋转后,重力异常变化的一些特征。然后,对模型做了进一步推广。3、结合青藏高原地区的地质构造背景以及主要的构造运动特征的资料,利用直立长方体旋转模型,联合已有的GPS观测资料,模拟计算了青藏高原区域在多板块作用下绕青藏高原东构造旋转运动过程引起的地球外部重力场变化的分布,对其进行了较细致的分析,并结合地质资料将其与前人的研究结果进行了对比,研究了该区域重力场变化特征,以及造成这两种计算结果差异的因素。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 本文的研究背景
• 1.2.1 卫星重力探测技术
• 1.2.2 利用GRACE卫星重力数据研究地球重力场
• 1.2.3 地壳的运动变形所引起的重力变化
• 1.3 本文的主要研究内容及意义
• 第二章 GRACE卫星数据计算地球重力场变化
• 2.1 GRACE卫星
• 2.2 地球重力场基本理论
• 2.2.1 勒让德函数
• 2.2.2 重力异常
• 2.3 GRACE重力场模型
• 2.3.1 GRACE重力场模型的时空分辨率
• 2.3.2 GRACE重力场模型的精度
• 2.3.3 GRACE重力场模型以及精度
• 2.4 GRACE卫星数据计算重力场变化原理
• 2.4.1 卫星测定地球重力场基本原理
• 2.4.2 GRACE数据计算区域重力场变化原理
• 第三章 旋转模型计算重力场变化
• 3.1 直立长方体重力异常模型
• 3.1.1 重力、重力位及引力位
• 3.1.2 直立长方体旋转模型重力异常公式推导
• 3.2 直立长方体模型重力异常正演模拟
• 3.2.1 块体平移运动引起的重力异常数值模拟
• 3.2.2 块体旋转运动引起的重力异常数值模拟
• 3.3 直立长方体重力异常模型的进一步扩展
• 第四章 青藏高原区域旋转运动引起的重力场变化特征
• 4.1 青藏高原地区地壳运动概述
• 4.1.1 青藏高原区域的概况
• 4.1.2 青藏高原地区地壳运动情况及研究成果
• 4.2 GRACE重力场模型计算青藏高原地区重力场变化
• 4.3 直立长方体旋转模型模拟计算青藏高原地区重力场变化
• 4.3.1 块体的划分及旋转运动
• 4.3.2 不考虑地形因素的数值模拟结果
• 4.3.3 考虑地形因素的数值模拟结果
• 4.4 模拟结果与卫星重力计算结果综合分析
• 结论与展望
• 参考文献
• 致谢