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生的周期性漲落現象，與重力固體潮具有同源性，會產生相同的頻譜特征，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，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等地球物理學參數，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。伴隨著現代高精度Topex/Poseidon（T/P）衛星測高技術的發展，結合地域特點，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Farrell 等（1972）提出的理論，結合Agnew（1997）的積分格林函數計算法，將海潮與重力格林函數做褶積積分計算（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)表示與角距相關的重力負荷格林函數（該函數與負荷勒夫數相關）。

gPhone 型連續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，剔除重力干擾數據，估算重力固體潮各個波群的潮汐參數及精度，選取適合大連地區的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，發現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，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。