波罗的海高精度海洋重力测量数据处理与分析.docx

"海洋重力测量数据处理与分析" 海洋重力测量是获取超高分辨率地球重力场信息的一种有效方法。随着全球气候变暖，探测北极地区的自然资源和开辟新航道已成为国际研究的一个热点，而海洋重力测量可以获取高精度高分辨率的重力测量数据，为揭示海底岩石圈的精细结构和海底资源勘探等提供基础信息。 海洋重力测量数据的研究表明，全球海洋重力数据库中的数据存在一定的差异，交叉点处的重力差值的标准差为22.43 mGal，平差后的精度可以提高到13.96 mGal。这些数据精度较差的主要原因是受到仪器误差和导航误差的影响，且数据集具有明显的不一致性。 区域海洋重力测量数据的研究也表明，欧洲地区的海洋重力观测数据交叉点处的重力差值的均方根（RMS）为15.5 mGal，平差后精度可以提高到4.7 mGal。北大西洋地区的海洋重力测量数据交叉点处的重力差值的非加权标准差为4.03 mGal，整体平差以后达到1.58 mGal。如果进行数据质量的加权处理，统计精度从1.32 mGal提高到0.39 mGal。 在波罗的海地区，德国地学研究中心进行了多次海洋重力测量任务，以提高波罗的海地区，尤其是德国海岸地区的局部大地水准面的精度。海洋重力测量获取的重力测量数据还被用来检验旧重力数据的质量，并填补重力测量数据空白区域。其最终目标是建立一个高精度的横跨整个波罗的海地区的局部大地水准面模型，这也是欧盟项目FAMOS（Finalising Surveys for the Baltic Motorways of the Sea）的重要研究内容之一。 在波罗的海地区的海洋重力测量中，使用的Chekan-AM重力仪具有很高的测量精度，达到0.01 mGal，测量误差的限值为1 mGal。与其他重力仪相比，Chekan-AM重力仪的测量精度和性能处于国际前列。海洋重力测量的实际精度还受到其他因素影响，如搭载科考船的稳定性，GNSS导航系统的精度，海洋上的天气状况等。 在这5次海洋重力测量中，测线交叉点处的重力差值的标准差为0.76 mGal（380个测线交叉点），根据误差传播定律，其相应的观测精度为0.76/2–√2≈0.5 mGal，空间分辨率约为1 km（半波长）。在波罗的海地区的海洋重力测量达到亚mGal级的精度水平，远高于前文提到的全球及区域海洋重力测量数据的精度。 但是，在2015年的一次海洋重力测量中（命名为DENEB2015），重力仪突然出现了数值为-7 mGal的漂移。其主要原因是，在此次海洋重力测量过程中遇到了恶劣的风暴，导致科考船DENEB出现剧烈的上下起伏以及前后左右的摇摆，因此，重力仪出现了异常情况。 除此以外，在随后的海洋重力测量中（命名为DENEB2016），根据重力仪在港口的测量数据，建立的重力仪测量漂移为异常的负值（-2.5 mGal/d）。因此，德国地学研究中心将重力仪Chekan-AM运送回了俄罗斯制造商CSRI Elektropribor，对其进行了检测和升级。 在2017年，海空重力仪Chekan-AM完成检修以后，在FAMOS项目中，德国地学研究中心开展了两次海洋重力测量。其中一次任务是把重力仪搭载在常规的科考船DENEB上，2017年7月9日―20日，在德国、波兰及瑞典海域进行了数天的海洋重力测量。另外一个测试任务是把重力仪Chekan-AM搭载在非常规的渡轮URD上，2017年10月6日―14日，在Travemunde及Livorno海域进行了数天的海洋重力测量。 海洋重力测量是一个复杂的过程，需要考虑多种因素的影响，以获取高精度的重力测量数据。德国地学研究中心的研究结果表明，海洋重力测量可以获取高精度的重力测量数据，为揭示海底岩石圈的精细结构和海底资源勘探等提供基础信息。