重力场时间变化和地球动力学.PDF

院刊 学科发展 重力场的时间变化 与地球动力学 孙和平 （中国科学院测量与地球物理研究所动力大地测量重点实验室 武汉 ） 摘要 利用现代高精度重力场信息研究地球动力学问题是近年来国际地学领域前沿热点，除地震 测量外，重力场为人们准确了解和深刻认识地球深内部构造提供又一有效工具。文章简要概述了 利用超导重力仪开展重力场研究的背景和作用，介绍了国际发展现状和趋势以及我院近年来在知 识创新工程重要方向性项目的支持下取得的主要研究成果，最后对如何进一步发挥重力场在地球 动力学和国家需求方面的作用提出了几点建议。 关 键 词 重力场，地球动力学，研究现状，发展趋势 随着基础研究和 和固体内核等多个部分组成，各个圈层间存在着相 空间技术对地球动力 互作用和耦合，它是一个十分复杂的动力学系统。 学和地球内部精细结 研究表明，地球本体是一个近似的分层椭球体，不 构的需求日增，利用重 同层面具有不同的（弹性，非弹性，塑性甚至液态） 力场手段研究相关问 物质构成。在日月等天体力源和各种区域及全球物 题就显得越来越重要。 理场变化的作用下，地球各圈层内的物质将不停地 重力场是反映地球介 迁移，引起地球各圈层间自由或受迫的运动，所有 质密度变化和各种环 这些将导致重力场的潮汐和非潮汐变化。主要表现 境 （固体地球潮汐、内 为固体地球潮汐、地球自由振荡、地球自由（和受 部热流、固体和液体之 迫）章动、地球极移效应和钱得勒摆动、液态地核自 间的质量交换、表面负 由振荡、固态内核平动振荡和各种核模、构造运动 荷和地震构造运动等）下动力学特征的最基本和最 和地壳长期形变、海平面变化、地震过程及其重力 直接的物理量。利用高精度重力手段对测定的物理 与海洋和大气的耦合效应等等。 量作归算，既可给出重力场高空赋值用以修正卫星 １国际研究现状和发展趋势 和近地飞行器的轨道，也可用于反演地球动力学性 近 年来，随着电子技术的快速发展和数据 质和三维密度不均匀性，对地球局部和整体的各种 处理技术的不断完善，地球动力学领域已经取得了 运动研究提供约束。由于地球对各种不同频率力源 许多重要成果，先进的观测技术为基础学科研究带 的响应反映了内部构造、物质分布和动力学特征， 来了革命性的进步。由美国 公司生产的新 因此利用重力手段研究地学问题也是一种对地球 一代商业化 可移动激光式绝对重力仪 的 响应问题的研究。 观测精度高达 ，而美国 公司生产的超 由于地