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Spectral analysis of quasi-stationary sea surface topography from GRACE mission

Science china Earth sciences 2005年第11期48卷 2040-2048页

作者： zhang zizhan1,2 & lu yang1,3.1. institute of geodesy and geophysics, chinese academy of sciences, wuhan 430077, china 2. Graduate School of the chinese academy of sciences, Beijing 100039, china 3. Unite Center for Astro-geodymics Research, chinese academy of sciences, Shanghai 200030, china 1. institute of geodesy and geophysics Chinese Academy of Sciences 430077 Wuhan China 2. Graduate School of the chinese academy of sciences 100039 Beijing China 3. Unite Center for Astro-geodymics Research Chinese Academy of Sciences 200030 Shanghai China

During the last two decades satellite altimetry has offered an abundance of meas-urements of the sea surface resulting in the improvement of global mean sea surface height (MSSH) and marine geoid determination. On the other hand, with the launching of new genera-tion gravity satellites, some high accuracy long-wavelength gravity models are available. These breakthroughs give us a great opportunity for new estimation of quasi-stationary sea surface topography (QSST). In this paper, the new gravity model GGM01C derived from GRACE mission is briefly presented, and a new global high precision and high-resolution QSST is determined based on the GGM01C model and the global MSSH. The spectral features of the QSST esti-mated by GGM01C and EGM96 gravity model to degree/order 200 are discussed by spectral analysis. As a result, the QSST is mainly composed of long waves, medium waves partially and short waves scarcely, its power spectral structures are different between the zonal direction and the meridional direction, there are great differences between the two models, which maybe ex-plain why the ocean currents derived from the two gravity models by Tapley show different pat-terns.

关键词： quasi-stationary sea surface topography, mean sea surface height, GGM01, fast Fourier transform, spectral analysis

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Spatial and temporal patterns of the inter-annual oscillations of glacier mass over Central Asia inferred from Gravity Recovery and Climate Experiment(GRACE) data

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Journal of Arid Land 2017年第1期9卷 87-97页

作者： ZHU Chuandong lu yang SHI Hongling zhang zizhan State Key Laboratory of geodesy and Earth's Dynamics Chinese Academy of Sciences Wuhan 430077 China University of chinese academy of sciences Beijing 100049 China Center for Space Research University of Texas at Austin Austin 78759 USA

Monitoring glacier mass balance is crucial to managing water resources and also to understanding climate change for the arid and semi-arid regions of Central Asia. This study extracted the inter-annual oscillations of glacier mass over Central Asia from the first ten principal components（S-PCs） of filtered variability via multichannel singular spectral analysis（MSSA）, based on gridded data of glacier mass inferred from Gravity Recovery and Climate Experiment（GRACE） data obtained from July 2002 to March 2015. Two significant cycles of glacier mass balance oscillations were identified. The first cycle with a period of 6.1-year accounted for 54.5% of the total variance and the second with a period of 2.3-year accounted for 4.3%. The 6.1-year oscillation exhibited a stronger variability compared with the 2.3-year oscillation. For the 6.1-year oscillation, the results from lagged cross-correlation function suggested that there were significant correlations between glacier mass balances and precipitation variations with the precipitation variations leading the response of glacier mass balances by 9–16 months.

关键词： Gravity Recovery and Climate Experiment glacier mass balance multichannel singular spectral analysis Central Asia

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Characterizing three-dimensional features of Antarctic subglacial lakes from the inversion of hydraulic potential——Lake Vostok as a case study

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Advances in Polar Science 2019年第1期30卷 70-75页

作者： LI Yan lu yang zhang zizhan SHI Hongling XI Hui State Key Laboratory of geodesy and Earth's Dynamics Institute of Geodesy and Geophysics Chinese Academy of Sciences University of chinese academy of sciences

To estimate basal water storage beneath the Antarctic ice sheet, it is essential to have data on the three-dimensional characteristics of subglacial lakes. We present a method to estimate the water depth and surface area of Antarctic subglacial lakes from the inversion of hydraulic potential method. Lake Vostok is chosen as a case study because of the diverse and comprehensive measurements that have been obtained over and around the lake. The average depth of Lake Vostok is around 345±4 m. We estimated the surface area of Lake Vostok beneath the ice sheet to be about 13300±594 km^2. The lake consists of two sub-basins separated by a ridge at water depths of about 200–300 m. The surface area of the northern sub-basin is estimated to be about half of that of the southern basin. The maximum depths of the northern and southern sub-basins are estimated to be about 450 and 850 m, respectively. Total water volume is estimated to be about 4658±204 km^3. These estimates are compared with previous estimates obtained from seismic data and inversion of aerogravity data. In general, our estimates are closer to those obtained from the inversion of aerogravity data than those from seismic data, indicating the applicability of our method to the estimation of water depths of other subglacial lakes.

关键词： three-dimensional features Lake Vostok hydraulic potential subglacial water storage

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依托“实验室+实验场+海测现场”的海洋测绘实践创新能力培养

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测绘通报 2024年第9期 166-170页

作者：刘尚国阳凡林张凯卢秀山周兴华山东科技大学测绘与空间信息学院山东青岛266590 测绘工程国家级实验教学示范中心(山东科技大学) 山东青岛266590 青岛秀山移动测量有限公司山东青岛266555 自然资源部第一海洋研究所山东青岛266061

随着我国海洋强国战略的推进实施,新时期海洋测绘的学科体系与服务领域已发生深刻变革,表现出显著的新工科特征,对海洋测绘人才的实践创新能力培养提出了更高要求。为解决海洋测绘学生实践科创能力不足、与生产及科研需求不适应的问题,... 详细信息

随着我国海洋强国战略的推进实施,新时期海洋测绘的学科体系与服务领域已发生深刻变革,表现出显著的新工科特征,对海洋测绘人才的实践创新能力培养提出了更高要求。为解决海洋测绘学生实践科创能力不足、与生产及科研需求不适应的问题,本文以“实验室+实验场+海测现场”三层进阶能力培养基地建设为基础,倡导实践对接实战、科创面向前沿,强化产教一体、科教融合,开展“本科生主导+研究生辅导+教师指导+生产督导”四导任务驱动式实践教学,践行“校+所+企”三方协同、“师+博+硕+本”四级联动的科创育人新模式,有效提升了海洋测绘学生的实践创新能力。

关键词：海洋测绘实践创新能力培养产教一体科教融合

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不同类型地震震级与重力变化异常的统计特征及其机理分析

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地球物理学报 2024年第8期67卷 3032-3059页

作者：李树鹏胡敏章祝意青朱成林崔华伟陆汉鹏张刚王锋吉山东省地震局济南250014 中国地震局地震研究所地震大地测量重点实验室武汉430071 武汉引力与固体潮国家野外科学观测研究站武汉430071 中国地震局第二监测中心西安710054

依据收集到的107个4.0级以上地震震例,研究中国陆区中强地震震前重力变化异常统计特征,探讨地震震级与震前重力变化异常各要素及地震性质之间的统计关系,给出了5、6、7、8级地震震级判定的重力变化异常时变距S、量级G和时间T参考指标,... 详细信息

依据收集到的107个4.0级以上地震震例,研究中国陆区中强地震震前重力变化异常统计特征,探讨地震震级与震前重力变化异常各要素及地震性质之间的统计关系,给出了5、6、7、8级地震震级判定的重力变化异常时变距S、量级G和时间T参考指标,并对比、分析了逆冲型、走滑型和正断型地震的重力变化特点,进而结合流体物质运移假说及岩石物理实验结果,探讨了震前重力变化异常的物理机制,以及其与亚失稳阶段、地震孕育能量的联系.得到的主要结论有:(1)震前重力变化异常参量与震级之间更符合非线性关系,5、6、7、8级地震的震前重力变化异常时变距参考指标分别为67、111、185、305 km,重力变化异常量级参考指标分别为49、67、92、125μGal,重力变化异常时间参考指标分别为1.6、2.5、3.7、5.2 a.(2)地震类型对震前重力变化参量有一定影响,尤其是7级以上强震的差异更加明显,逆冲型地震的重力变化量级及时变距可能更大;重力变化异常时间方面,正断型地震可能对应更长的重力变化时间,逆冲型次之,走滑型最短.(3)震前重力变化异常的物理机制可能是,在孕震晚期、亚失稳阶段,震中周边区域岩石裂隙增多、扩展、贯通,引起流变性的深部幔源物质向地壳运移,同时地壳内先存的流体物质由于应力分布不均而大规模迁移,最终在地表引起重力场变化响应.(4)目前流动重力观测受到时空密度的制约,地震预报主要针对5级以上地震,且震级越大预报效能越好.

关键词：地震预报重力变化异常震级震源机制解

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海面重力异常向下延拓的两种方法

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大地测量与地球动力学 2007年第4期27卷 77-81页

作者：郭树松张子占陆洋中国科学院测量与地球物理研究所

针对空间重力异常向下延拓方法不适用于海面重力异常向下延拓的问题,根据珀雷原理求地球表层内部重力的方法、海水密度及海底地形的特征,提出了两种海面重力异常向下延拓的算法。数值实验结果验证了新方法的有效性。

关键词：海面重力异常重力异常垂直梯度向下延拓圆柱法几何法

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基于GRACE RL06数据监测和分析南极冰盖27个流域质量变化

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地球物理学报 2019年第3期62卷 864-882页

作者：高春春陆洋史红岭张子占徐长仪谭冰南阳师范学院河南南阳473061 "中央"研究院地球科学研究所中国台北11529 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学北京100049 中国地震局地震预测研究所北京100036

本文基于CSR最新公布的GRACE RL06版本数据,采用Slepian空域反演法估算了南极冰盖27个流域的质量变化.Slepian空域反演法结合了Slepian空间谱集中法和空域反演法的技术优势,能够有效降低GRACE在小区域反演时信号出现的严重泄漏和衰减,... 详细信息

本文基于CSR最新公布的GRACE RL06版本数据,采用Slepian空域反演法估算了南极冰盖27个流域的质量变化.Slepian空域反演法结合了Slepian空间谱集中法和空域反演法的技术优势,能够有效降低GRACE在小区域反演时信号出现的严重泄漏和衰减,进而精确获得南极冰盖在每个流域的质量变化.相对于GRACE RL05版本数据,RL06在条带误差的控制上要更加优化,获得的南极冰盖质量变化时间序列也更加平滑,但在趋势估算上差别并不明显(小于10Gt/a).本文的估算结果显示:在2002年4月至2016年8月期间,整个南极冰盖质量变化速率为-118.6±16.3Gt/a,其中西南极为-142.4±10.5Gt/a,南极半岛为-29.2±2.1Gt/a,东南极则为52.9±8.6Gt/a.南极冰盖损失最大的区域集中在西南极Amundsen Sea Embayment(流域20-23),该地区质量变化速率为-203.5±4.1Gt/a,其次为南极半岛(流域24-27)以及东南极Victoria-Wilkes Land (流域13.1.),质量变化速率分别为-29.2±2.1Gt/a和-19.0±4.7Gt/a,其中Amundsen Sea Embayment和南极半岛南部两个地区的冰排放呈现加速状态.南极冰盖质量显著增加的区域主要有西南极的Ellsworth Land(流域1)和Siple Coast(流域18和19)以及东南极的Coats-Queen Maud-Enderby Land (流域3-8),三个地区质量变化速率分别为17.2±2.4Gt/a、43.9±1.9Gt/a和62.7±3.8Gt/a,质量增加大多来自降雪累积,比如:Coats-Queen Maud-Enderby Land在2009年和2011年发生的大规模降雪事件,但也有来自冰川的增厚,如:Siple Coast地区Kamb冰流的持续加厚.此外,对GRACE估算的南极冰盖质量变化年际信号进行初步分析发现,GRACE年际信号与气候模型估算的冰盖表面质量平衡年际信号存在显著的线性相关关系,但与主要影响南极气候年际变化的气候事件之间却不存在线性相关关系,这说明南极冰盖质量变化的年际信号主要受冰盖表面质量平衡的支配,而气候事件对冰盖表面质量平衡的影响可能是复杂的非线性耦合过程.

关键词：南极冰盖质量平衡 GRACE 流域年际变化

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利用GRACE监测全球海水质量变化时滤波处理的影响分析

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大地测量与地球动力学 2016年第5期36卷 380-385页

作者：郗慧张子占陆洋高春春朱传东中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉市徐东大街340号430077 中国科学院大学北京市玉泉路甲19号100049 德克萨斯大学奥斯汀分校空间研究中心南阳师范学院环境科学与旅游学院南阳市卧龙路1638号473061

利用CSR公布的GRACE RL05月重力场数据,采用多种滤波方法推算全球平均海水质量变化,并与GFZ公布的已滤波数据DDK1～DDK5估算结果进行比较。结果表明,不同的滤波方法对估算全球平均海水质量变化结果的影响是显著的,主要体现在信号的空间... 详细信息

利用CSR公布的GRACE RL05月重力场数据,采用多种滤波方法推算全球平均海水质量变化,并与GFZ公布的已滤波数据DDK1～DDK5估算结果进行比较。结果表明,不同的滤波方法对估算全球平均海水质量变化结果的影响是显著的,主要体现在信号的空间分布、时间序列以及拟合的趋势项3个方面。2002～2014年CSR RL05数据多种滤波估算的全球海水质量变化速率为1.17～1.26mm/a,GFZ DDK数据显示的速率为1.29～1.45mm/a,两组数据给出的加速度项分别为0.1mm/a2、0.07mm/a2。

关键词： GRACE 海水质量变化滤波方法时间序列

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Taking the pulse of COVID-19:a spatiotemporal perspective

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International Journal of Digital Earth 2020年第10期13卷 1186-1211页

作者： Chaowei yang Dexuan Sha Qian Liu Yun Li Hai Lan Weihe Wendy Guan Tao Hu Zhenlong Li Zhiran zhang John Hoot Thompson Zifu Wang David Wong Shiyang Ruan Manzhu Yu Douglas Richardson luyao zhang Ruizhi Hou You Zhoua Cheng Zhong Yifei Tian Fayez Beaini Kyla Carte Colin Flynn Wei Liu Dieter Pfoser Shuming Bao Mei Li Haoyuan zhang Chunbo Liu Jie Jiang Shihong Du Liang Zhao Mingyue lu Lin Li Huan Zhou Andrew Ding NSF Spatiotemporal Innovation Center George Mason Univ.FairfaxVAUSA Department of Geography and GeoInformation Science George Mason Univ.FairfaxVAUSA Department of Geographical sciences University of MarylandCollege ParkMDUSA Center for Geographic Analysis Harvard UniversityCambridgeMAUSA Geoinformation and Big Data Research Lab Department of GeographyUniversity of South CarolinaColumbiaSCUSA chinese academy of Surveying and Mapping BeijingPeople’s Republic of China School of Resource and Environmental sciences Wuhan UniversityWuhanPeople’s Republic of China Cloud Computeand Storage OperationsInformation Technology ServicesGeorge Mason UniversityFairfaxVAUSA Department of Geography Pennsylvania State UniversityState CollegePAUSA School of Business Management East China Normal UniversityShanghaiPeople’s Republic of China School of Mathematical sciences East China Normal UniversityShanghaiPeople’s Republic of China Department of Psychology George Mason UniversityFairfaxVAUSA mDepartment of Computer Science George Mason UniversityFairfaxVAUSA Department of Information Technology George Mason UniversityFairfaxVAUSA Department of Biology George Mason UniversityFairfaxVAUSA College of Land Science and Technology China Agricultural UniversityBeijingPeople’s Republic of China china Data institute Ann ArborMIUSA institute of Remote Sensing and GIS Peking UniversityBeijingPeople’s Republic of China Aerospace Information Research institute Chinese Academy of SciencesBeijingPeople’s Republic of China School of Geomatics and Urban Spatial Informatics Beijing University of Civil Engineering and ArchitectureBeijingPeople’s Republic of China School of Geographical sciences Nanjing University of Information Science&TechnologyNanjingPeople’s Republic of China School of geodesy and Geomatics Wuhan UniversityWuhanPeople’s Republic of China wFaculty of Environment University of WaterlooWaterlooCanada

The sudden outbreak of the Coronavirus disease(COVID-19)swept across the world in early 2020,triggering the lockdowns of several billion people across many countries,including china,Spain,India,the U.K.,Italy,France,Germany,Brazil,Russia,and the *** transmission of the virus accelerated rapidly with the most confirmed cases in the U.S.,India,Russia,and *** response to this national and global emergency,the NSF Spatiotemporal Innovation Center brought together a taskforce of international researchers and assembled implementation strategies to rapidly respond to this crisis,for supporting research,saving lives,and protecting the health of global *** perspective paper presents our collective view on the global health emergency and our effort in collecting,analyzing,and sharing relevant data on global policy and government responses,human mobility,environmental impact,socioeconomical impact;in developing research capabilities and mitigation measures with global scientists,promoting collaborative research on outbreak dynamics,and reflecting on the dynamic responses from human societies.

关键词： Big Data Earth system emergency geospatial sciences epidemics applications

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基于小基线集时序干涉雷达分析武汉中心城区地表沉降时空特征

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科学技术与工程 2021年第1期21卷 40-46页

作者：周吕鲁金金文学霖章迪王成杨飞桂林理工大学测绘地理信息学院桂林541004 桂林理工大学博文管理学院桂林541004 武汉大学测绘学院武汉430079 广西壮族自治区自然资源调查监测院南宁530023

利用2015—2016年期间获取的15景Sentinel-1A TOPS SAR影像,采用小基线集时序干涉雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)分析方法,研究了武汉中心城区的地表沉降特征,分析并建立了该地区地表沉降与城市建设、降雨量和... 详细信息

利用2015—2016年期间获取的15景Sentinel-1A TOPS SAR影像,采用小基线集时序干涉雷达(interferometric synthetic aperture radar,InSAR)分析方法,研究了武汉中心城区的地表沉降特征,分析并建立了该地区地表沉降与城市建设、降雨量和长江水位变化等因素的关系。采用32个水准点数据验证了基于Sentinel-1A反演的地表沉降结果,精度为5.82 mm/a。研究区域内不均沉降明显,其地表沉降速率范围为-81.5~18.2 mm/a,且探测到的最大沉降速率位于后湖地区;地表沉降时间序列呈伴随有明显季节变化的非线性沉降。地表沉降与影响因子的对比分析表明,沉降漏斗与工程建设施工区位置分布具有较高的空间相关性;地表沉降中的季节性变化与水位变化和降雨量有关;研究区域地表沉降主要由人为活动、土层压缩性以及地下水过度开采等造成。研究结果给出了武汉中心城区地表沉降时空特征和地表沉降与其影响因子之间的相互关系。

关键词：时序干涉雷达地表沉降水位变化时空特征

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