水文、大气和海洋对钱德勒摆动的激发.pdfVIP

第45卷第1期 天文学 报 、训45Nol 2004年2月 ACTAASTRONOMICASINICA Feb．2004 水文、大气和海洋对钱德勒摆动的激发+ 廖德春1·2 廖新浩1，2 周永宏1,2陈剑利3 (1中国科学院匕海天文台上海200030) (2中国科学院国家天文台北京 100012) Centerfor Tex“atAustinTX78712 (3 SpaceResearch，Universi毋of USA) 摘要 分析计算了由陆地卜十壤湿度和积雪水当量变化引起的水文变化对钱德勒摆动 的激发作用，并将其和大气、海洋激发一起与灭文观测激发作了比较．结果表明，虽然水 文激发在钱德勒频带上的激发能量很小，只能解释观测激发的平均能量约lO％，但是在大 气激发的基础上增加水文变化的激发作用，显著提高了与观测激发的相干系数和置信度水 平．因此，水文变化对钱德勒摆动的激发作用是值得重视的激发因素之一 关键词 天体月4量，地球自转，钱德勒摆动 中图分类号，P1271 文献标识码： A 1引言 地极移动的主要成分之一一钱德勒摆动是固体地球的～种自由振荡．由于地球系统 中存在着能量耗散，必须有能量的补充机制才能使振荡得以维持．钱德勒摆动的激发机 制主要是大气、海洋、水文以及核幔耦合等动力学过程．在这些激发因素中，研究得最早 和最广的当数大气激发【o“．近年来，由于海洋环流和海气相互作用模型的发展以及人 卫海洋测高数据的应用，海洋动力学过程对钱德勒摆动的激发作用也得到较多研究【7“】． 我们曾期间的海洋角动量和大气角动量变化对钱德勒摆动的激发作 用进行过研究【lo】，结果表明，在钱德勒摆动频带内海洋和大气激发的总能量似乎已能完 全地解释观测激发的能量，其中海洋激发与大气激发的比值大约为3：1．但是对更短和更 长的数据序列的分析表明，无论是观测激发，还是大气和海洋激发都随时间呈现很大变 化． 除了大气和海洋激发因素之外，水文变化在钱德勒摆动中的激发作用也是研究得较 早的激发因素之一[11-15]．这里所说的水文变化主要是指陆地表层的水体质量变化，即土 壤湿度和积雪(冰)水当量的变化．严格地说，陆地水储量的变化还应包括植被储水的变 化、地层深处的水体质量(地下水)的积蓄和迁移等，但至今人们对这些变化知之甚少， 还没有足够的数据可以对它进行估计． 在以往的研究中，陆地水储量变化的估计是按下式用气象台站的观测记录等数据进 行的： 2003_03—13收到 }国家自然科学基金重点项目、自然科学基金项目资助 1期 廖德春等：水文、大气和海洋对钱德勒摆动的激发 49 W=P—R—E， (1) 式中，尸、R、E分别为降水(雨和雪)量、径流量以及蒸发量．各作者因所用数据和 分析模型的差别，陆地水储量变化的估计结果各不相同上世纪90年代以来，美国环境 预测中心／大气研究中心(NCEP／NCAR)为满足各种研究和气侯监测的需要，提出并实 施了对全球气象场参数的40年重新分析计划[16]．该计划利用全球各种技 术收集到的气象数据和全球数据同化系统(CDAS)，给出了全球气象场的60多个参数估 计，其中包括全球阿格的土壤湿度和积雪水当量等数据．我们曾利用这些土壤湿度和积 雪水当鼍数据对受迫极移(周年和半年分量)的激发作用进行过研究【17]．在本文中，我 们将用这些数据对自由极移一钱德勒摆动的激发作用进行分析，期望得到新的结果． 2激发函数的计算 气推进实验室(JPL)综合各种技术解算的地极坐标序列再经卡尔曼滤波后得到的，包含 5日间距的地极坐标x、y和它们的变化率戈、p，其单位分别为毫角秒(mas)和毫角 秒／天(mas／d)． 描述地极移动与激发函数关系的线性化刘维方程为】