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sea level variations in the south China sea inferred from satellite gravity,altimetry,and oceanographic data

science China earth sciences 2012年第10期55卷 1696-1701页

作者： feng wei 1,2.zhong min 1,3 & XU HouZe 1,{2.,institute of geodesy and geophysics,chinese academy of sciences,wuhan 4.0077,China 2.Graduate University of chinese academy of sciences,Beijing 100049,China 3 institute of geophysics,Huazhong University of science and Technology,wuhan 430074,China state key {2. of {2. and earth’s dynamics Institute of Geodesy and Geophysics Chinese Academy of Sciences Wuhan China Graduate University of chinese academy of sciences Beijing China institute of geophysics Huazhong University of Science and Technology Wuhan China

sea level variations(sLVs) can be divided into two major components:the steric sLV and the mass-induced *** two components of sLV in the south China sea(sCs) are studied by using satellite altimetry,GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment) satellite gravity,and oceanographic data on annual and inter-annual *** the annual timescale,the geographic distribution of mass-induced sLV's amplitude jointly estimated from altimetry and the ECCO(Estimation of the Circulation and Climate of the Ocean) model agrees very well with that from *** observes obvious seasonal mass-induced sLV in the sCs with annual amplitude of 2.7±0.4 cm,which is consistent with the annual amplitude of 2.7±0.3 cm estimated from the steric-corrected *** the inter-annual timescales,the mean sLV in the sCs shows a large oscillation,which is mainly caused by the steric *** trend of mean sLV inferred from altimetry in the sCs is 5.5±0.7 mm/yr for the period of 1993-2.09,which is significantly higher than the global sea level rise rate of 3.3±0.4 mm/yr in the same *** is no obvious trend signal in the mass-induced sLV detected from GRACE that indicates the water exchange between the sCs and its adjacent seas and land is in balance within the study period.

关键词： altimetry GRACE ECCO the south China sea sea level variation

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不同指向模式下星载冷原子梯度仪对重力场解算精度的影响

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地球物理学报 2024年第7期67卷 2528-2545页

作者：穆庆禄王长青闫易浩钟敏冯伟梁磊朱紫彤中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 马克斯-普朗克引力物理研究所(阿尔伯特-爱因斯坦研究所)和汉诺威莱布尼兹大学引力物理研究所德国汉诺威301674 中山大学测绘科学与技术学院广东珠海519082 滁州学院地理信息与旅游学院安徽滁州239000

冷原子干涉测量技术(CAI, Cold-Atom Interferometry)的发展为未来卫星重力梯度测量任务提供了新的测量思路.目前基于该任务概念的模拟研究均基于单一的观测指向模式对CAI梯度仪的对地观测能力进行论证.本文在GOCE卫星任务背景下,通过... 详细信息

冷原子干涉测量技术(CAI, Cold-Atom Interferometry)的发展为未来卫星重力梯度测量任务提供了新的测量思路.目前基于该任务概念的模拟研究均基于单一的观测指向模式对CAI梯度仪的对地观测能力进行论证.本文在GOCE卫星任务背景下,通过数值闭环模拟评估了CAI梯度仪在近地指向和惯性指向模式下对重力场观测影响.实验结果表明:在近地指向观测模式下,CAI梯度仪受卫星旋转角速度的影响,重力场解算的精度仅在50阶以内优于GOCE卫星的模拟结果.若当卫星搭载轨道旋转补偿系统时可以有效地减弱卫星旋转对CAI梯度仪的影响,进而提高重力场模型的解算精度.梯度张量主对角线三分量的联合解算精度在全频段内都要优于GOCE卫星相应分量的结果,精度可提高1.5~6倍.在惯性指向观测模式下且仅考虑卫星残余角速度的影响时,CAI梯度仪的解算结果在30阶以后比GOCE卫星所搭载的GRADIO梯度仪的精度低.而在综合考虑卫星残余角速度和卫星轨道面旋转后,解算得到的重力场在100阶以内优于GOCE卫星解算精度.进一步比较两种指向模式下分别基于单轴、双轴和三轴观测的结果可以发现,三轴观测时两种指向模式的解算精度相当,在所有阶次上都要优于GRADIO梯度仪的结果.但基于单轴进行观测时,近地指向模式下V_(zz)分量的精度更高,而对于双轴观测的情况,惯性指向下的组合(V_(xx)+V_(zz)和V_(yy)+V_(zz))解算精度更高.本研究通过对不同指向模式下CAI梯度仪对地观测影响的分析,可为基于CAI梯度仪的新型空间量子-地球重力场测量任务提供相应的参考.

关键词：地球重力场 GOCE 冷原子梯度仪近地指向惯性指向

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多卫星星座对时变重力场反演精度和时空分辨率影响的模拟研究

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地球物理学报 2024年第6期67卷 2125-2140页

作者：郭丁昊王长青朱紫彤熊宇昊杨萌钟敏沈云中陈秋杰冯伟中山大学测绘科学与技术学院广东珠海519082 极地环境立体观测与应用教育部重点实验室(中山大学) 广东珠海519082 大地测量与地球动力学国家重点实验室中国科学院精密测量科学与技术创新研究院武汉430071 中国科学院大学北京100049 同济大学测绘与地理信息学院上海200092

近二十年,GRACE/GRACE-FO实现了对地球时变重力场的连续监测.但受单极轨轨道配置、背景模型误差和载荷精度的限制,其时空分辨率和观测精度不足以探测短时间、小尺度的质量变化信号.以欧空局MAGIC(Mass Change and Geoscience Internatio... 详细信息

近二十年,GRACE/GRACE-FO实现了对地球时变重力场的连续监测.但受单极轨轨道配置、背景模型误差和载荷精度的限制,其时空分辨率和观测精度不足以探测短时间、小尺度的质量变化信号.以欧空局MAGIC(Mass Change and Geoscience International Constellation)和中山大学“天琴计划”为代表的下一代重力计划将通过多对卫星星座和新一代高精度载荷来提高时变重力场反演精度.考虑到未来多项卫星重力计划和当前GRACE-FO、中国重力卫星同期观测的可能,本文基于动力学方法对双极轨、Bender、极轨+Bender和双Bender四种星座构型进行了闭环仿真模拟,并对其月尺度解和1~3天短周期解进行评估.结果表明:(1)相较于单极轨,双极轨、Bender、极轨+Bender和双Bender四种星座的月尺度时变重力场恢复精度分别提高了30.7%、85.7%、85.9%和89.5%.(2.多对卫星星座能够恢复高空间分辨率的短周期时变重力场解,且在时间序列中能够保留地球物理信号的高频部分.其中双Bender能够恢复40阶的1天解时变重力场,极轨+Bender能够恢复40阶的2.解时变重力场,Bender能够恢复40阶的3天解时变重力场.

关键词：下一代重力计划卫星编队闭环模拟

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Detecting Regional Deep Ocean Warming below 2.00 Meter Based on Altimetry,GRACE,Argo,and CTD Data

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Advances in Atmospheric sciences 2021年第10期38卷 1778-1790页

作者： Yuanyuan YANG min zhong {2. feng Dapeng MU state key {2. of {2. and earth’s dynamics Institute of Geodesy and GeophysicsInnovation Academy for Precision Measurement Science and TechnologyChinese Academy of SciencesWuhan 430077China University of the chinese academy of sciences Beijing 100049China school of Geospatial Engineering and science Sun Yat-sen UniversityZhuhai 519082China institute of space sciences Shandong UniversityWeihai 264209China

The deep ocean below 2.00 m is a large water body with the sparsest data coverage,challenging the closure of the sea-level budget and the estimation of the earth’s energy *** the deep ocean below 2.00 m is warming globally has been debated in the recent ***,as the regional signals are generally larger than the global average,it is intriguing to investigate the regional temperature ***,we adopt an indirect method that combines altimetry,GRACE,and Argo data to examine the global and regional deep ocean temperature changes below 2.00 *** consistency between high-quality conductivity-temperature-depth(CTD)data from repeated hydrographic sections and our results confirms the validity of the indirect *** find that the deep oceans are warming in the Middle East Indian Ocean,the subtropical North and southwest Pacific,and the Northeast Atlantic,but cooling in the Northwest Atlantic and southern oceans from 2.05 to 2.15.

关键词： deep ocean warming GRACE Argo GO-sHIP altimetry

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Global sea level variations from altimetry,GRACE and Argo data over 2.05-2.14

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geodesy and Geodynamics 2015年第4期6卷 274-279页

作者： feng wei {2. min state key {2. of {2. and earth's dynamics Institute of Geodesy and GeophysicsChinese Academy of Sciences

Total sea level variations（sLVs） are caused by two major components：steric variations due to thermal expansion of seawater,and mass-induced variations due to mass exchange between ocean and *** this study,the global sLV and its steric and mass components were estimated by satellite altimetry,Argo float data and the Gravity Recovery and Climate Experiment（GRACE） data over *** gravimetry observations from GRACE suggested that two-thirds of the global mean sea level rise rate observed by altimetry（i.e.,3.1 ± 0.3 mm/a from 2.05 to 2.14） could be explained by an increase in ocean ***,the global mean sea level was observed to drop significantly during the2.10/2.11 La Nina event,which may be attributed to the decline of ocean mass and steric *** early 2.11,the global mean sea level began to rise rapidly,which was attributed to an increase in ocean *** findings in this study suggested that the global mean sea-level budget was closed from 2.05 to 2.14 based on altimetry,GRACE,and Argo data.

关键词： sea level variations Gravity Recovery and Climate Experiment (GRACE)Altimetry ArgoOcean mass change La Nina event steric sea level sea level budget

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Reconciled estimation of Antarctic ice sheet mass balance and contribution to global sea level change from 1996 to 2.2.

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science China earth sciences 2024年

作者： Rongxing LI Guojun LI Gang HAI Huan XIE Yuan CHENG wei CHEN Xiangbin CUI minghu DING Chunchun GAO Tong HAO Changqing KE Chuanjin LI Jin LI Yan LIU Jiangjun RAN Jiawen REN Qiang sHEN Yun{2. sHEN Hongling sHI songyun WANG Zemin WANG Jingang ZHAN Baojun ZHANG min {2. Chunxia ZHOU state key {2. of Remote sensing science Faculty of Geographical Science Beijing Normal University Department of earth and space sciences Southern University of Science and Technology state key {2. of Cryospheric science Northwest Institute of Eco-Environment and Resources Chinese Academy of Sciences state key {2. of {2. and earth's dynamics Innovation Academy for Precision Measurement Science and TechnologyChinese Academy of Sciences Center for space Research University of Texas at Austin chinese Antarctic Center of surveying and Mapping Wuhan University school of Geospatial Engineering and science Sun Yat-sen University Center for spatial Information science and sustainable Development Applications Tongji University College of surveying and Geo-informatics Tongji University institute for the Conservation of Cultural Heritage School of Cultural Heritage and Information Management Shanghai University College of Resource Environment and Tourism Hubei University of Arts and Science Polar Research institute of China state key {2. of severe Weather Chinese Academy of Meteorological Sciences College of geodesy and Geomatics Shandong University of Science and Technology school of Geography and Ocean science Nanjing University shanghai Astronomical Observatory Chinese Academy of Sciences

The Antarctic Ice sheet（AIs） has been losing ice mass and contributing to global sea level rise（GsLR）. Given its mass that is enough to cause ～58 m of GsLR, accurate estimation of mass balance trend is critical for AIs mass loss monitoring and sea level rise forecasting. Here, we present an improved approach to reconciled solutions of mass balance in AIs and its regions from multiple contributing solutions using the input-out, altimetric, and gravimetric methods. In comparison to previous methods, such as IMBIE 2.18, this approach utilizes an adaptive data aggregation window to handle the heterogeneity of the contributing solutions, including the number of solutions, temporal distributions, uncertainties, and estimation techniques. We improved the regression-based method by using a two-step procedure that establishes ensembled solutions within each method（input-output, altimetry, or gravimetry） and then estimates the method-independent reconciled solutions. For the first time, 16contributing solutions from 8 chinese institutions are used to estimate the reconciled mass balance of AIs and its regions from1996 to 2.2.. Our results show that AIs has lost a total ice mass of ～32.3±2.3 Gt during the period, an equivalent of～8.9±0.7 mm of GsLR. There is a sustained mass loss acceleration since 2.06, from 88.1±3.6 Gt yr-1during 1996–2.05 to 130.7±8.4 Gt yr-1during 2.06–2.13 and further to 157.0±9.0 Gt yr-1during 2.14–2.2.. The mass loss signal in the West Antarctica and Antarctic Peninsula is dominant and clearly presented in the reconciled estimation and contributing solutions, regardless of estimation methods used and fluctuation of surface mass balance. Uncertainty and challenges remain in mass balance estimation in East Antarctica. This reconciled estimation approach can be extended and applied for improved mass balance estimation in the Greenland Ice sheet and mountain glacier regions.

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Monthly gravity field recovery from GRACE orbits and K-band measurements using variational equations approach

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geodesy and Geodynamics 2015年第4期6卷 253-260页

作者： Wang Changqing Xu Houze zhong min {2. wei state key {2. of {2. and earth's dynamics Institute of Geodesy and GeophsicsChinese Academy of Sciences University of chinese academy of sciences

The Gravity Recovery and Climate Experiment（GRACE） mission can significantly improve our knowledge of the temporal variability of the earth＇s gravity *** obtained monthly gravity field solutions based on variational equations approach from GPs-derived positions of GRACE satellites and K-band range-rate *** impact of different fixed data weighting ratios in temporal gravity field recovery while combining the two types of data was investigated for the purpose of deriving the best combined *** monthly gravity field solution obtained through above procedures was named as the {2.（IGG） temporal gravity field *** temporal gravity field models were compared with GRACE Release05（RL05） products in following aspects：（i） the trend of the mass anomaly in China and its nearby regions within 2.05-2.10; （ii） the root mean squares of the global mass anomaly during 2.05-2.10; （iii） time-series changes in the mean water storage in the region of the Amazon Basin and the sahara Desert between 2.05 and *** results showed that IGG solutions were almost consistent with GRACE RL05 products in above aspects（i）-（iii）.Changes in the annual amplitude of mean water storage in the Amazon Basin were 14.7 ± 1.2.cm for IGG,17.1 ± 1.3 cm for the Centre for space Research（CsR）,16.4 ± 0.9 cm for the GeoForschungsZentrum（GFZ） and 16.9 ± 1.2.cm for the Jet Propulsion {2.（JPL） in terms of equivalent water height（EWH）,*** root mean squares of the mean mass anomaly in sahara were 1.2.cm,0.9 cm,0.9 cm and 1.2.cm for temporal gravity field models of IGG,CsR,GFZ and JPL,*** suggested that IGG temporal gravity field solutions were at the same accuracy level with the latest temporal gravity field solutions published by CsR,GFZ and JPL.

关键词： Gravity recovery and climate experiment (GRACE) Temporal gravity field Variational equations approach Water storage changes Equivalent water height(EWH)Data weight ratio Geoid height per degree IGG temporal gravity model

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基于三维重力反演技术的航空重力梯度标定方法

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华中科技大学学报（自然科学版） 2022年第9期50卷 90-95页

作者：李为凯杨萌钟敏冯伟中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室湖北武汉430071 中山大学测绘科学与技术学院广东珠海519082 中国科学院大学北京100049

将三维重力反演技术引入航空重力梯度标定研究,给出利用地形数据和地面重力数据解算航空重力梯度全分量的一种新技术路径.通过理论模型试验,验证了技术的有效性和可靠性,模型试验结果表明:重力反演解的非唯一性对航空重力梯度解算精度... 详细信息

将三维重力反演技术引入航空重力梯度标定研究,给出利用地形数据和地面重力数据解算航空重力梯度全分量的一种新技术路径.通过理论模型试验,验证了技术的有效性和可靠性,模型试验结果表明:重力反演解的非唯一性对航空重力梯度解算精度影响较小,解算误差低于反演残差水平,证明此技术可用于处理非格网含噪的实测重力数据.将此技术应用于五大连池尾山地区,联合地面加密实测重力异常数据、sRTM数字地形模型和EGM2.08全球重力场模型解算此区域航空重力梯度扰动全分量,解算误差低于5.8 E,满足航空重力梯度标定要求.

关键词：航空重力梯度三维重力反演地面重力测量五大连池岩浆囊

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利用GRACE-FO重力卫星探测2.19年长江中下游极端干旱

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科学通报 2021年第1期66卷 107-117页

作者：冉艳红钟敏陈威钟玉龙冯伟中国科学院精密测量科学与技术创新研究院大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077 中国科学院大学地球与行星科学学院北京100049 school of earth sciences the Ohio State UniversityColumbus 43210USA 中国地质大学(武汉)地理与信息工程学院武汉430074

2.19年夏秋季长江中下游地区持续半年的极端干旱给当地的农业生产和生态环境带来了严重的影响.目前对于干旱程度的估计主要依赖于降水、蒸散发、径流和土壤含水量等参数的监测.GRACE/GRACE-FO重力卫星通过探测全球地球重力场变化,捕捉... 详细信息

2.19年夏秋季长江中下游地区持续半年的极端干旱给当地的农业生产和生态环境带来了严重的影响.目前对于干旱程度的估计主要依赖于降水、蒸散发、径流和土壤含水量等参数的监测.GRACE/GRACE-FO重力卫星通过探测全球地球重力场变化,捕捉地表水、土壤水分和地下水储量变化信息,从而跟踪全球范围的干旱事件.虽然利用GRACE和GRACE-FO卫星观测全球和区域陆地水储量变化取得了重大成就,但利用重力卫星监测干旱程度的研究依然较少.因此基于GRACE/GRACE-FO卫星观测资料,通过估计GRACE-DsI,研究分析了2.19年夏秋季长江中下游地区的干旱强度及其时空分布.结果表明:(1)GRACE-DsI很好地反映了2.19年夏秋季长江中下游地区持续干旱的发生、发展过程,其中极端干旱区域位于湖北东部、江西北部、安徽南部等区域;(2.湖北、江西、安徽和湖南四省区域平均的GRACE-DsI指数与6个月时间尺度的sPEI-Z的时间序列吻合最好,相关性为0.84,说明GRACE-DsI能够反映干旱的长期积累效应;(3)通过比较长江中下游区域2.11年春夏和2.19年夏秋两次极端干旱事件的监测,显示GRACE-FO与GRACE前后两组重力卫星具有等同的干旱监测能力.今后随着重力卫星观测的空间分辨率和时间分辨率的不断提高,GRACE-DsI将能够更为准确、快速地探测水文极端干旱事件.

关键词： GRACE-FO重力卫星 GRACE-DsI 干旱指数长江中下游

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2.05—2.17年两次强ENsO事件对中国区域陆地水储量变化影响的卫星重力观测

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地球物理学报 2020年第1期63卷 141-154页

作者：陈威钟敏冯伟钟玉龙许厚泽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

近年来极端气候事件的频发对全球和区域性水循环产生了重大影响,特别是2.05—2.17年间两次强ENsO(El Nino-southern Oscillation)事件使得全球陆地水储量出现了较大的年际波动.GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)重力卫星... 详细信息

近年来极端气候事件的频发对全球和区域性水循环产生了重大影响,特别是2.05—2.17年间两次强ENsO(El Nino-southern Oscillation)事件使得全球陆地水储量出现了较大的年际波动.GRACE(Gravity Recovery and Climate Experiment)重力卫星随着数据质量的提高、后处理方法的完善和超过十年的连续观测,捕捉陆地水储量异常的能力明显提高,这为研究2.05—2.17年间两次强ENsO事件对中国区域陆地水储量变化的影响提供了观测基础.本文综合利用GRACE卫星重力数据、GLDAs水文模型和实测降水资料分析了中国区域陆地水储量年际变化和与ENsO的关系.研究发现:长江流域中、下游地区和东南诸河流域与ENsO存在较高的相关性,与ENsO的相关系数最大值分别为0.55、0.78、0.70,较ENsO分别滞后约7个月、5个月和5个月.其中长江流域下游地区与ENsO的相关性最强,2.10/11 La Nina和2.15/16 El Nino两次强ENsO事件使得陆地水储量分别发生了约-2..1亿吨和2..9亿吨的波动.在2.10/11 La Nina期间,长江流域下游地区和东南诸河流域陆地水储量异常约在2.11年4—5月达到谷值,而长江流域中游地区晚1~2.达到谷值.在2.15/16 El Nino期间,长江流域中、下游地区和东南诸河流域陆地水储量从2.15年9月到2.16年7月持续出现正异常信号.其中,2.15年秋冬季(2.15年9月至2.16年1月)陆地水储量异常明显是受此次El Nino同期影响的结果;2.16年春季(4—5月)陆地水异常是受到此次厄尔尼诺峰值的滞后影响所致;2.16年7月的陆地水储量异常则与西北太平洋存在的异常反气旋环流有关.

关键词： GRACE 陆地水储量异常 ENsO事件相关性

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