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Spatial distribution characteristics and mechanism of nonhydrological time-variable gravity in China's Mainland

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Earth and Planetary Physics 2022年第1期6卷 96-107页

作者： Yue Shen QiuYu Wang weilong rao WenKe Sun University of Chinese Academy of Sciences Beijing 100049China

The purpose of this study is to explore nonhydrological mass transfer in China's *** this purpose,gravity recovery and climate experiment(GRACE)data were obtained to study the spatial distribution of time variant gravity signals in China's ***,from auxiliary hydrological data processed according to the current hydrological model,a new more comprehensive hydrological model of China's Mainland was ***,the time variant signals of this new hydrological model were removed from the time variant gravity field computed from GRACE data,thus obtaining a description of the nonhydrological mass transfer of China's *** physical sources and mechanisms of the resulting mass transfer are then *** improved,more realistic,hydrological model used here was created by selecting the hydrological components with the best correlations in existing hydrological models,by use of correlation calculation,analysis,and *** improved model includes water in soils and deeper strata,in the vegetation canopy,in lakes,snow,and glaciers,and in other water components(mainly reservoir storage,swamps,and rivers).The spatial distribution of the transfer signals due to nonhydrological mass in China's Mainland was obtained by subtracting the combined hydrological model from the GRACE time-variable gravity *** results show that the nonhydrological signals in China's Mainland collected in GRACE data were mainly positive signals,and were distributed in the Bohai Rim and the northern and eastern parts of the Tibetan *** above nonhydrological mass transfer signals have been studied further and are *** results show that the nonhydrological mass migration signals in the Bohai Rim region originate primarily from sea level change and marine sediment *** mass accumulation from Indian plate collision in the Tibetan Plateau appears to be the main reason for the increase in the residual gravity field in that region.

关键词： GRACE hydrological model time-variable gravity signal nonhydrological signal

青藏高原地壳隆升的GNSS与GRACE联合研究进展

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地球与行星物理论评（中英文） 2025年第1期56卷 26-44页

作者：饶维龙刘斌唐河汪秋昱张岚孙文科长沙理工大学交通运输工程学院长沙410114 公路地质灾变预警空间信息技术湖南省工程实验室长沙410114 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 中国地震局地震预测研究所北京100036

作为世界屋脊,青藏高原现今的地壳隆升状态是地球科学的一个重要关注点,对其地壳运动的观测与动力机制分析是深入认识该问题的关键.随着卫星大地测量的快速发展,以全球导航卫星系统(GNSS)和重力恢复与气候实验卫星(GRACE)为主的观测技... 详细信息

作为世界屋脊,青藏高原现今的地壳隆升状态是地球科学的一个重要关注点,对其地壳运动的观测与动力机制分析是深入认识该问题的关键.随着卫星大地测量的快速发展,以全球导航卫星系统(GNSS)和重力恢复与气候实验卫星(GRACE)为主的观测技术在青藏高原地球动力学研究中表现出巨大优势和潜力.GNSS给出了精细的三维地壳变形结果,GRACE提供了丰富的时变重力数据,前人已有效结合这两种资料对青藏高原地壳运动与固体物质迁移问题进行了充分研究,较系统地评估了高原地壳隆升现状.因此,本文将综述当前联合GNSS与GRACE数据进行高原地壳隆升研究的科学进展,涉及到高原地壳位移场与时变重力场观测、负荷变形估算与构造变形提取、地壳厚度与Moho面深度变化反演等研究成果,本文还简单讨论分析青藏高原当前地壳隆升的环境背景与动力机制.

关键词：青藏高原地壳隆升 GNSS GRACE 负荷变形

Tectonic and hydrological mass variation in the Tibetan Plateau

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Tectonic and hydrological mass variation in the Tibetan Plat...

Moho Interface Changes Beneath the Tibetan Plateau Based on GRACE Data

作者： weilong rao Wenke Sun University of Chinese Academy and Sciences

The Tibetan Plateau(TP) experiences complex mass transfer and redistribution due to the effects of the internal Earth dynamics and external climate change,such as land water changes,crustal uplift,surface denudation,and Moho interface *** phenomena are accompanied by changes in the gravity field and can be observed by the Gravity Recovery and Climate Experiment(GRACE).This study uses GRACE data to estimate the mass changes expressed by the equivalent water height(EWH) anomaly of the *** addition,we use ICESat data and hydrological models to estimate the effects of hydrological factors(lakes,glaciers,snow,soil moisture,and groundwater) and to separate them from the comprehensive mass field to obtain the tectonic *** found that the total hydrological contribution to the average EWH change is –0.27 ± 0.21 cm/*** further estimated a mean rate of 0.78 ± 0.06 mm/yr by interpolating the Global Navigation Satellite System(GNSS) ***,large amounts of sediments have been accumulated on and around the TP because of TP's denudation,and the denudation and sedimentation rate were estimated in our *** removing the effects of the hydrological changes,surface movements,and glacial isostatic adjustment(GIA) from the GRACE,we obtained the EWH change of 0.18 ± 0.22 cm/yr contributed by the interior mass *** estimated a mean Moho interface uplift rate of 4.20 ± 5.13 mm/yr,and the distribution of Moho interface changes indicates that the northern TP's Moho interface is upwelling and the southern interface is deepening.

关键词： Tectonic and hydrological mass variation in the Tibetan Plateau

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Moho Interface Changes Beneath the Tibetan Plateau Based on ...

The Uplift of the Tibetan Plateau from GRACE and GPS——How to Compute the Hydrological load Effect Accurately?

2020年中国地球科学联合学术年会

作者： weilong rao Wenke Sun university of chinese academy and sciences

关键词： Moho Interface Changes Beneath the Tibetan Plateau Based on GRACE Data

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The Uplift of the Tibetan Plateau from GRACE and GPS——How ...

利用大地测量手段推算印度板块与欧亚板块初始碰撞时间

作者： weilong rao Wenke Sun University of Chinese Academy and Sciences

The uplift state of the Tibetan Plateau(TP) is determined by tectonic displacement and hydrological load ***,it is unknown how much the load effect contributes to the uplift of the *** this study,the hydrological mass budget(lake,glacier,river,snow,soil water,canopy water and groundwater) was obtained using modeled and remotely sensed ***,it was used to calculate the vertical displacement due to the hydrological loading,and finally,the TP's average hydrological load displacement rate is 0.23±0.10 mm/***,the average uplift rate of the TP estimated from the interpolated Global Positioning System(GPS) vertical velocities field is 0.92±0.22 mm/yr,which means the contribution of the loading to the uplift of the TP is 25%.In addition,we used the Gravity Recovery and Climate Experiment(GRACE) spherical harmonic coefficients(SHs) data to estimate the load contribution,and we obtained an average load displacement rate of-0.08±0.02 mm/***,the nohydrological signals were not distinguished from the GRACE comprehensive observations,and the tectonic movement is obvious in the *** the tectonic signals(glacial isostatic adjustment,Moho interface change) were considered and removed from GRACE data,the recalculated load displacement rate was consistent with that estimated from the hydrological ***,the difference between the load values calculated from the comprehensive GRACE mass field and modeled hydrological mass field is mainly due to tectonic signal's contribution.

关键词： the Tibetan Plateau GRACE GPS hydrological loading

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地球科学进展 2023年第7期38卷 745-756页

作者：刘操饶维龙孙文科中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 长沙理工大学交通运输工程学院湖南长沙410114

印度板块与欧亚板块碰撞初始时间或者青藏高原的隆升时间是一个重要且一直存在较大争议的科学问题。到目前为止,主要通过地质学或地理学方法手段对该问题进行研究,基于此,试图通过现代大地测量学手段对该问题开展探索性研究。主要利用... 详细信息

印度板块与欧亚板块碰撞初始时间或者青藏高原的隆升时间是一个重要且一直存在较大争议的科学问题。到目前为止,主要通过地质学或地理学方法手段对该问题进行研究,基于此,试图通过现代大地测量学手段对该问题开展探索性研究。主要利用全球导航卫星系统观测位移场、地表质量迁移负荷改正以及CRUST1.0地壳模型等数据和资料,估算了青藏高原块体的隆升速率和地壳厚度增厚率,进而获得整个青藏高原块体的隆升起始点与隆升过程。在假设青藏高原块体是弹性块体和线性隆升的情况下,推算出印度板块与欧亚板块碰撞初始时间大约为83 Ma。通过探索性研究,为青藏高原块体隆升起始时间点问题提供了值得尝试的新的大地测量途径。

关键词：大地测量青藏高原初始碰撞时间地壳形变全球定位系统(GPS)

GRACE时变重力信号反演方法研究的进展和展望

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华中科技大学学报（自然科学版） 2022年第9期50卷 104-116页

作者：汪秋昱饶维龙张岚孙文科中国科学院大学地球与行星科学学院计算地球动力学重点实验室北京100048 中国地震局地震预测研究所北京100036

为了解决GRACE时变重力研究全球或区域质量迁移中信号失真问题,学者们多采用信号反演方法,以恢复地表真实质量迁移信息.时变重力信号反演是卫星时变重力研究中最核心的关键技术之一.然而,目前反演方法众多,如单一尺度因子法、变尺度因... 详细信息

为了解决GRACE时变重力研究全球或区域质量迁移中信号失真问题,学者们多采用信号反演方法,以恢复地表真实质量迁移信息.时变重力信号反演是卫星时变重力研究中最核心的关键技术之一.然而,目前反演方法众多,如单一尺度因子法、变尺度因子法、Forward Modeling、频率域反演方法、空间域最小二乘反演法等,它们之间的共性、差异性及适用性尚不十分清晰,是有待解决的重要科学与技术问题.为此总结了常用的GRACE重力信号反演方法研究的进展与现状,讨论了目前存在的问题,对比了不同反演方法的优缺点、应用领域差异,提供了反演方法选择的思路,并展望了未来重力卫星发展趋势,为卫星时变重力应用研究提供科学参考和依据.

关键词：变时变重力重力卫星反演方法恢复方法信号泄漏

利用GRACE时变重力研究青藏高原的质量迁移

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中国科学院大学学报（中英文） 2021年第1期38卷 9-22页

作者：饶维龙张岚汪秋昱唐河孙文科中国科学院大学地球与行星科学学院中国科学院计算地球动力学实验室北京100049

青藏高原复杂的质量迁移伴随着重力场的变化,利用时变重力研究青藏高原质量迁移成为一个重要的科学问题。重力卫星GRACE的应用,为人们了解青藏高原质量迁移规律和特征提供了重要的观测手段,也为青藏高原地球动力学问题提供了新的研究方... 详细信息

青藏高原复杂的质量迁移伴随着重力场的变化,利用时变重力研究青藏高原质量迁移成为一个重要的科学问题。重力卫星GRACE的应用,为人们了解青藏高原质量迁移规律和特征提供了重要的观测手段,也为青藏高原地球动力学问题提供了新的研究方法。相较于传统的陆地重力观测技术,GRACE实现了对全球连续的重力观测,其数据能够用于大尺度质量迁移问题的研究,而在青藏高原区域的应用更能显示卫星重力的独特优势。综述十多年来利用时变重力数据研究青藏高原上的质量迁移问题的最新进展,特别是总结了造成质量变化的各种因素(冰雪融化、湖泊水位变化、地下水变化、构造运动等)的研究现状、科学成果、存在问题和发展方向。

关键词：青藏高原质量迁移时变重力 GRACE 构造运动

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南水北调工程对华北平原水储量变化的影响

中国科学院大学学报（中英文） 2020年第6期37卷 775-783页

作者：李嘉唐河饶维龙张岚孙文科中国科学院大学地球与行星科学学院中国科学院计算地球动力学重点实验室北京100049

南水北调工程自2014年底正式通水后对华北平原水储量亏损趋势的影响程度是一个尚未评估的科学问题。基于GRACE及GRACE Follow-on重力卫星观测数据计算华北平原水储量变化,并与南水北调输水量(3.08 Gt/a)进行对比,发现2004—2015年华北... 详细信息

南水北调工程自2014年底正式通水后对华北平原水储量亏损趋势的影响程度是一个尚未评估的科学问题。基于GRACE及GRACE Follow-on重力卫星观测数据计算华北平原水储量变化,并与南水北调输水量(3.08 Gt/a)进行对比,发现2004—2015年华北平原陆地水储量变化速率为(-5.92±0.53)Gt/a,2015—2019年变化速率有所抬升,变为(-2.96±2.79)Gt/a,表明华北平原陆地水储量亏损速率降低50%,长期亏损趋势得以明显缓解。同时,北京市和天津市的水量亏损趋势也明显改观。因此,南水北调工程显著改善了华北地区水资源紧张的局面,发挥了积极有效的重要作用。

关键词：华北平原南水北调水储量 GRACE