海潮負荷對大連地震臺重力固體潮的影響

翟麗娜 王松陽 孔祥瑞

（中國沈陽110034 遼寧省地震局）

海潮是海洋表面受到太陽和月亮引力后產(chǎn)生的周期性漲落現(xiàn)象，與重力固體潮具有同源性，會產(chǎn)生相同的頻譜特征，因此，在重力固體潮觀測資料中會夾雜海潮信息（張邵棟等，1989）。分析重力固體潮汐殘差信號可以獲得地球內(nèi)部動力學信息，但其中夾雜的全球和局部海潮負荷對重力固體潮影響較大，僅采用濾波法難以剔除，尤其在沿海地區(qū)，海潮負荷在重力潮汐振幅中占比更大（杜文成等，2018）。為了更加有效地利用已知重力資料精密測定地球潮汐常數(shù)等地球物理學參數(shù)，研究地核運動等地球動力學問題，有必要對重力觀測資料進行海潮負荷信號改正（孫和平等，2002）。

Farrell（1972）首次提出采用海潮潮高和負荷格林函數(shù)進行褶積積分，求取海潮負荷影響；Schwiderski（1980）采用流體動力學差值方法構(gòu)建較高精度的SCW80 海潮模型，被廣泛認可并作為標準使用。伴隨著現(xiàn)代高精度Topex/Poseidon（T/P）衛(wèi)星測高技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合地域特點，學者們提出多種高精度海潮模型（Sun，1992；Neumeyer et al，2005；Bos et al，2005；周江存等，2005，2007，2008；孫和平等，2005，2006；Florsch et al，2009；Arnoso et al，2011；Kim et al，2011；Kim and Shibuya，2013；Zhou et al，2013；徐建橋等，2014；Ducarme et al，2014；劉清超等，2016；楊錦玲等，2016；杜文成等，2018；翟麗娜等，2020）。遼寧省大連市國家基準臺（下文簡稱大連臺）是距海岸線較近的重力觀測臺站之一，海潮對重力固體潮觀測資料的影響較大。文中搜集了現(xiàn)階段應用較廣泛的8 個海潮模 型：FES2004、GOT4.7、EOT11a、DTU10、NAO99b、HAMTIDE11a、TPXO72atlas 和TPXO72，對大連基準地震臺重力固體潮受到的海潮負荷影響進行分析。

根據(jù)Farrell 等（1972）提出的理論，結(jié)合Agnew（1997）的積分格林函數(shù)計算法，將海潮與重力格林函數(shù)做褶積積分計算（劉清超等，2016；楊錦玲等，2016；杜文成等，2018），具體計算公式為

其中，L(θ,λ,t)表示某時刻某點的海潮負荷量，θ和λ分別為計算點坐標，t為時間；ρ為海水密度；a為地球半徑；H(θ′,λ′,t′)為負荷點(θ′,λ′）處的瞬時潮高；G(ψ)表示與角距相關(guān)的重力負荷格林函數(shù)（該函數(shù)與負荷勒夫數(shù)相關(guān)）。

gPhone 型連續(xù)重力觀測儀置于觀測山洞，為了更加真實反映海潮影響程度，剔除重力干擾數(shù)據(jù)，估算重力固體潮各個波群的潮汐參數(shù)及精度，選取適合大連地區(qū)的8 個海潮模 型（FES2004、GOT4.7、EOT11a、DTU10、NAO99b、HAMTIDE11a、TPXO72atlas 和TPXO72），對主要潮波S2、M2、K2、N2、K1、O1、Q1和P1進行海潮負荷改正計算，對負荷改正效果進行綜合評價，發(fā)現(xiàn)3 個主潮波的殘差負荷改正有效性為43%—53%，其中對于K1波和O1波，TPXO7.2atlas 模型海潮改正效果最好，對于M2波，TPXO7.2 模型潮波改正效果最好（圖1）。

圖1 K1、O1和M2波海潮負荷改正有效性Fig.1 Effectiveness of K1,O1and M2wave sea tide loading correction

總體來說，采用不同模型，主潮波的剩余殘差值仍較大，可能與大連海灣位置的特殊性有關(guān)，近海模型存在誤差，若采用近海高精度海潮模型進行修正，并在預處理方法中嘗試改進，可能有助于計算效果的提升。