研究成果2019年11月發(fā)表于國(guó)際知名期刊Earth and Planetary Science Letters。2020年3月“大學(xué)全球定位系統(tǒng)聯(lián)盟”(University NAVSTAR Consortium,簡(jiǎn)稱(chēng)UNAVCO)外事主任Linda Rowan博士主動(dòng)聯(lián)系該團(tuán)隊(duì),希望允許將該成果收錄于聯(lián)盟網(wǎng)站的科學(xué)快照(Science Snapshot)欄目。Rowan博士在推薦評(píng)述中對(duì)該研究給予了高度評(píng)價(jià),認(rèn)為該成果為利用大地測(cè)量手段了解上地幔結(jié)構(gòu)開(kāi)辟了一條重要的新途徑( This analysis opens up a significant new way to understand the structure of the upper mantle using geodesy)。隨著北斗全球組網(wǎng)、GPS三代衛(wèi)星更新等衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展,以及全球高頻GNSS站呈幾何數(shù)量增加,在實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的高精度定位算法和信號(hào)提取理論的助力下,高頻GNSS終將成為研究地球深內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有力工具,幫助人類(lèi)探索更多地球深內(nèi)部的奧秘。
科研動(dòng)態(tài)
精密測(cè)量院在高頻GNSS數(shù)據(jù)提取超長(zhǎng)周期地震波方面的研究成果入選UNAVCO科學(xué)快照欄目
地球的深內(nèi)部結(jié)構(gòu)及其運(yùn)行機(jī)制對(duì)理解地球起源、演化與動(dòng)力學(xué)過(guò)程至關(guān)重要,在Science雜志列出的125個(gè)最具挑戰(zhàn)性的科學(xué)問(wèn)題中排名第10,位列地學(xué)研究問(wèn)題之首。在過(guò)去幾十年的研究中,地球深內(nèi)部結(jié)構(gòu)的探測(cè)主要依賴(lài)于地震儀觀(guān)測(cè)記錄。地震觀(guān)測(cè)儀器捕獲的信號(hào)周期越長(zhǎng),信號(hào)所采樣的內(nèi)部結(jié)構(gòu)就越深(圖1)。隨著跨學(xué)科交叉研究的推進(jìn),高頻GNSS這種傳統(tǒng)的大地測(cè)量觀(guān)測(cè)手段也進(jìn)入了地震學(xué)家的視野, 逐步發(fā)展成為跨越高頻至零頻的超寬頻帶地面運(yùn)動(dòng)觀(guān)測(cè)儀器。拓寬高頻GNSS捕獲地震動(dòng)信號(hào)的有效頻帶范圍,是利用其進(jìn)行地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)與動(dòng)力學(xué)研究的關(guān)鍵。
精密測(cè)量院大地測(cè)量與地球動(dòng)力學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室地震波傳播與地球內(nèi)部結(jié)構(gòu)課題組副研究員郭愛(ài)智、研究員倪四道及合作者提出了高頻GNSS臺(tái)陣數(shù)據(jù)中地震波提取的新方法,分析研究了美國(guó)西部地區(qū)的高頻GNSS密集臺(tái)網(wǎng)記錄的2011年?yáng)|日本大地震數(shù)據(jù),發(fā)現(xiàn)高頻GNSS捕獲了清晰的R1-R5瑞利面波和G1-G6勒夫面波信號(hào),以及若干多次反射S波信號(hào)。其中,首次在高頻GNSS數(shù)據(jù)中提取到的G6勒夫波信號(hào)振幅僅為1mm,傳播距離超過(guò)了11萬(wàn)公里,繞地球近三周(圖2),表明了該方法的高靈敏度和可靠性。在此基礎(chǔ)上,團(tuán)隊(duì)率先提取了周期長(zhǎng)達(dá)600s的可靠面波頻散曲線(xiàn),為地幔過(guò)渡帶研究提供了重要數(shù)據(jù)。隨著中國(guó)北斗系統(tǒng)BDS和歐洲Galileo等更多導(dǎo)航系統(tǒng)的全球組網(wǎng)與完善,利用多系統(tǒng)高頻GNSS捕獲跨斷層蠕動(dòng)和慢地震等弱振幅、超長(zhǎng)周期信號(hào)成為可能。此研究涉及GNSS及數(shù)據(jù)處理技術(shù)、地震學(xué)、地球物理學(xué)等方向,體現(xiàn)了實(shí)驗(yàn)室跨學(xué)科特色,促進(jìn)了大地測(cè)量學(xué)與地球動(dòng)力學(xué)的交叉研究。
研究成果2019年11月發(fā)表于國(guó)際知名期刊Earth and Planetary Science Letters。2020年3月“大學(xué)全球定位系統(tǒng)聯(lián)盟”(University NAVSTAR Consortium,簡(jiǎn)稱(chēng)UNAVCO)外事主任Linda Rowan博士主動(dòng)聯(lián)系該團(tuán)隊(duì),希望允許將該成果收錄于聯(lián)盟網(wǎng)站的科學(xué)快照(Science Snapshot)欄目。Rowan博士在推薦評(píng)述中對(duì)該研究給予了高度評(píng)價(jià),認(rèn)為該成果為利用大地測(cè)量手段了解上地幔結(jié)構(gòu)開(kāi)辟了一條重要的新途徑( This analysis opens up a significant new way to understand the structure of the upper mantle using geodesy)。隨著北斗全球組網(wǎng)、GPS三代衛(wèi)星更新等衛(wèi)星系統(tǒng)的發(fā)展,以及全球高頻GNSS站呈幾何數(shù)量增加,在實(shí)驗(yàn)室發(fā)展的高精度定位算法和信號(hào)提取理論的助力下,高頻GNSS終將成為研究地球深內(nèi)部結(jié)構(gòu)的有力工具,幫助人類(lèi)探索更多地球深內(nèi)部的奧秘。
論文鏈接:https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0012821X19303917
UNAVCO科學(xué)快照: https://www.unavco.org/science/snapshots/solid-earth/2020/guo.html
長(zhǎng)周期地面震動(dòng)信號(hào)對(duì)地球深部的采樣敏感性(100-600s)
不同密度GNSS臺(tái)網(wǎng)有效性分析