基于GRACE时变重力场模型反演南极冰盖质量变化

论文摘要

南极冰盖质量平衡与全球气候和海平面变化紧密相关,受全球气候变暖的影响,南极冰盖正呈现加速融化的状态,造成全球海平面持续升高,严重影响了低海拔地区人们的生存环境。准确监测南极冰盖质量变化可为了解和预测全球气候和海平面变化提供可靠的信息支持,为改善人类的生存环境提供重要的科学依据。GRACE（Gravity Recovery and Climate Experiment）重力卫星的成功发射为南极冰盖质量变化的监测提供了一种全天候、高效、大尺度的技术手段,且取得了重大的研究结果,但不同研究结果间差异较大,导致差异的主要原因为:GIA（Glacial Isostatic Adjustment）模型的不确定性和泄漏误差改正方法的影响。而GIA模型的精度在短时间内无法提高,因此如何有效改正南极泄漏误差将极大的提高反演结果的准确性。基于上述研究背景,本文总结了内泄漏误差的来源及相应的改正方法。利用模拟数据讨论了基于Tikhonov正则化的拟合法和全球正向建模恢复法在改正南极外泄漏误差中的有效性及其优缺点。拟合法改正南极外泄漏误差受边界外扩及外扩范围内海洋信号两因素的影响:边界外扩对泄漏误差改正的影响较小;而外扩范围内的海洋信号对其影响显著,造成东南极恢复信号失真,其原因在于东南极外海洋区域质量变化信号明显,在拟合恢复过程中被约束至相邻的南极陆地区域。全球正向建模恢复法受南极周边海洋信号泄漏的影响较大,且仍主要体现在东南极区域,此原因为东南极外的海洋信号由于截断和滤波的作用泄漏至相邻的南极陆地区域,造成初始信号在东南极不准确,从而影响了迭代恢复结果。引入“流域”函数分离海陆信号,可有效减小海洋信号对上述两方法改正南极外泄漏误差的影响。选用CSR、JPL和GFZ提供的RL05数据反演南极冰盖质量变化,分析南极各分区（南极半岛、西南极、东南极）和27个子流域冰盖质量的时空变化特征。三大机构数据反演结果均表明南极冰盖质量变化表现为严重的区域不平衡性。质量积累主要集中在流域3-9和12,积累速率最大的为流域7,积累加速度最大的为流域6,质量积累主要与突然增加的降雪有关。质量消融主要集中在流域2、13-15、17和20-26,融化速率最大的为流域21,融化加速度最大的为流域20;流域20、21、22、23（Amundsen海湾）融化量约为-154 Gt/yr,占南极融化总量的85%左右,该区域质量减少主要与冰川运动有关。考虑反演中的误差项,取三大机构的均值作为最终的反演结果:南极冰盖融化速率为-181.77±41.20 Gt/yr,加速度为-6.06±1.27 Gt/yr2,对海平面上升的贡献为0.51±0.12mm/yr,该结果与Mascon模型具有较好的一致性。

论文目录

文章来源

类型: 硕士论文

作者: 邱春洪

导师: 范东明

关键词: 南极冰盖,泄漏误差改正,质量平衡

来源: 西南交通大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 地球物理学

单位: 西南交通大学

基金: 国家自然基金(批准号:41574018)

分类号: P343.6

DOI: 10.27414/d.cnki.gxnju.2019.001927

总页数: 68

文件大小: 12835K

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