大气角动量对地球自转速率季节性变化的时变激发

大气角动量对地球自转速率季节性变化的时变激发 马利华韩延本 ( 中国科学院国家天文台北京1 0 0 0 1 2 ) 地球自转速率变化的非均匀性表示着地球系统的整体运动状态是复杂的，也反映了固体地球与大气、海洋 等圈层之间的相互作用过程。随着天文学和地球科学交叉研究的发展，地球自转速率变化与一些地球物理现象 之间关系的研究受到天文学家和地球科学家的广泛关注。国内外学者的研究表明，地球自转速率变化与地震活 动、E N S O 等现象有较高的相关性。近年来，不断出现的高精度观测仪器提高了地球自转的测量精度，同时， 高级数据处理方法的分析结果使人们对地球自转速率变化的特征有了更多的认识，相应的理论研究也在不断深 入。人们发现这一运动的变化比最初想象的要复杂得多。因此，不管是研究地球的自转变化特征还是研究它与 一些地球物理现象的关系，都必须深入研究和充分认识地球自转速率的某些周期性变化特征。包括半年项和周 年项在内的季节性变化是地球自转速率变化中的主要周期分量。小波分析的结果表明该季节性变化随时间的推 移发生变化，同时对轴向大气角动量的分析显示，地球白转速率季节性变化的时变特征可能主要来自大气角动 量轴向分量的激发。 本文采用的地球自转速率变化的资料是国际地球自转参数服务局发布的经统一归算的地球自转变化的日均 值序列( 1 9 6 2 O 一2 0 0 5 3 ) 。这里主要讨论地球自转速率季节性变化特征，所以我们对扣除潮汐影响的季节性变 化序列作分析。首先应用F F T 方法研究该序列的频谱特性，结果表明约1 年和0 5 年的周期是其高频部分的主 要周期。为了更详细地了解季节性周期的变化特征，本文对已扣除带谐潮影响的地球自转速率变化序列作小波 分析。考虑到小波交换的端部效应，仅取1 9 6 4 5 2 0 0 3 0 年间的部分作进一步研究。由小波变换图可以看出地 球自转速率变化中的季节性周期存在较为明显的时变特征。在1 9 6 4 S 一2 0 0 3 0 年间，半年项和周年项的周期长 度分别约在1 7 5 天到1 9 0 天和3 5 0 天到3 7 5 天之间变化。能量密度的时变特征也很明显，两者的能量密度变化 在平均值的约2 5 上下波动。与周期长度的变化相比，能量密度的时变特征更明显，即振幅的时变较周期长度 的时变更显著。 进一步利用小波变换研究大气角动量轴向分量的季节性交化。文中采用来自美国环境预测中心重新归算的 资料( 1 9 4 8 o - _ 2 0 0 4 0 ，A t = 6 “) 。对求得的日均值序列作小波分析，结果表明，季节性变化也是大气角动量轴向 分量在高频部分的主要周期成份，周年周期和半年周期同样存在比较明显的时交特征。为减少端部效应的影响， 并能与地球自转速率变化相比较，对轴佝大气角动量的周年项和半年项，考察的时段分别为1 9 6 4 5 _ 心0 0 3 0 和 1 9 6 4 s _ - 2 0 0 2 O 。结果表明。大气角动量轴向分量中季节性周期的时变与地球自转速率中季节性周期的时变一致， 其周期长度和能量密度的时变基本上可以完全解释地球自转速率中季节性周期的时变。本文的结果表明，地球 自转速率的季节性变化非常复杂，其周年项和半年项的周期长度和周期振幅都随时间的推移不断发生变化。对 大气角动量的分析表明，轴向大气角动量的时变可能是造成地球自转速率季节性变化时变的主要原因。 本研究由国家自然科学基金项目( 1 0 3 7 3 0 1 7 ) 资助 参考文献 K L a m b e c k ·T h eE a r t h SV a r i a b l eR o t a t i o n ：G e o p h y s i c a lC a u s e sa n dC o n s e q u e n c e s l M I 1 9 8 0 1 2 lJ 。H i ；p f n e r J o u r n a lo fG e o d e s y 7 4 ：3 3 5 - 3 5 8 2 0 0 0 · 3 6 1 ·