中國科研團隊在國際地球自轉(zhuǎn)參數(shù)EOP預(yù)報競賽中獲佳績

近日，中國科學(xué)院上海天文臺地球自轉(zhuǎn)研究團隊在國際地球自轉(zhuǎn)參數(shù)（Earth Orientation Parameters, EOP）預(yù)報競賽中獲得佳績。研究團隊圍繞國際上已有各主流預(yù)報方法存在的缺陷，有針對性地建立了一套全新的極移短期預(yù)報框架，使它能夠與多種預(yù)報方法相結(jié)合來提高EOP預(yù)報精度，極移短期（10天內(nèi)）預(yù)報精度位于國際前列。

地球是一個非常復(fù)雜的動力學(xué)系統(tǒng)

地球是一個非常復(fù)雜的動力學(xué)系統(tǒng)，包括固體內(nèi)核、流體外核、地幔、地殼、海洋、大氣等圈層。地球除了受日月行星的引力作用外，這些圈層還在各種時間和空間尺度上發(fā)生多種耦合作用，因此地球的自轉(zhuǎn)和在空間的指向狀態(tài)（用EOP來描述）一直在變化，而且是非常復(fù)雜且難以預(yù)測的。EOP包括極移（兩個分量PMX、PMY）、日長變化或世界時和歲差章動等參數(shù)。它們是連接地球參考系與天球參考系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，因此對EOP的精確測定和預(yù)報不僅在天文與地球科學(xué)研究中有重要意義，而且對人造衛(wèi)星和空間飛行器的精密定軌及全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等方面都有重要作用。但由于地球自轉(zhuǎn)的變化規(guī)律非常復(fù)雜，因此對EOP的高精度預(yù)報一直是一個巨大挑戰(zhàn)。

長期以來，國際上對EOP預(yù)報極其重視，并專門舉辦國際競賽以鼓勵相關(guān)科研人員提出新的方法來提高預(yù)報精度。在2006年至2008年期間，第一屆EOP預(yù)報競賽對不同EOP預(yù)報方法提供了全面的評估，并在改進大地測量數(shù)據(jù)處理，提供大氣、海洋和陸地水等角動量數(shù)據(jù)和實時服務(wù)方面取得了很大進展。在此基礎(chǔ)上，第二屆EOP預(yù)報競賽于2021年9月1日開始舉辦并將持續(xù)到2022年年底，以重新評估各項EOP參數(shù)的預(yù)報能力。目前共有28家機構(gòu)33個團隊參與此次競賽，幾乎包括國際上所有從事EOP研究和應(yīng)用的單位，例如國際地球自轉(zhuǎn)與參考架服務(wù)組織（IERS)、德國地學(xué)研究中心（GFZ）、美國噴氣推進實驗室（JPL）等。

中國科學(xué)院上海天文臺地球自轉(zhuǎn)變化研究團隊在地球自轉(zhuǎn)理論、地球內(nèi)部物理與動力學(xué)、EOP數(shù)據(jù)分析與預(yù)報、多技術(shù)綜合地球參考架等方面有20多年的研究歷史，取得了一系列重要的研究成果。團隊積極參與了此次競賽活動，深入研究了國際上已有各主流預(yù)報方法存在的缺陷，并有針對性地建立了一套全新的極移短期預(yù)報策略，它能夠與多種預(yù)報方法結(jié)合并提高預(yù)報精度。在2022年10月18日于希臘召開的IAG國際研討會——地球科學(xué)應(yīng)用參考框架（REFAG 2022）上，競賽組織官方發(fā)布的中期報告（此次報告只提供了短期預(yù)報即1～10天內(nèi)的預(yù)報結(jié)果）顯示，上海天文臺參賽團隊的極移短期（10天內(nèi)）預(yù)報精度位于國際前列，特別是PMX在5～10天的預(yù)報精度在33支團隊中是冠軍。

團隊負責(zé)人展望：“通過對預(yù)報模型與實測值的對比，可以幫助我們深入理解地球自轉(zhuǎn)變化的規(guī)律及其背后的物理機制。我們將進一步從機制入手開展研究，并拓展新方法在其他方面的應(yīng)用。”