摘要
由于GRACE重力卫星信号和轨道的时空采样特性，大气和海洋中的高频质量变化会对地球重力场的解算精度产生影响。并且很容易将这部分信号混频到GRACE观测值中，因此在地球重力场反演时有必要剔除高频非潮汐的大气与海洋质量变化，并将其作为背景摄动力模型在定轨和反演过程中予以扣除。 本文实现了AOD1BRL05的大气处理过程，并对表面大气压、参考系、径向坐标、参考椭球半径、地球平均半径、几何高度、空间重力加速度做出调整和改进，生成改进后的大气处理过程，并详细介绍了其计算过程。利用闭环模拟的原理，验证了五种球谐分析方法的准确性，结果表明最小二乘球谐分析精度最高；并且验证了五种球谐分析方法抵抗误差的能力，结果表明第一类Neumann球谐分析方法抵抗误差能力最强，但对于GRACE目前的解算精度而言不用考虑球谐分析方法不同带来的影响。 利用ERA-Interim数据和改进后的垂直积分方法计算出一套新的大气去混频模型SWJTU1，该模型时间分辨率为6小时，球谐展开到180阶，并从多角度比较分析其与AOD1BRL05、AOD1BRL06之间的差异，结果表明：SWJTU1与AOD1BRL06的空间差异在2mm大地水准面高以内，并且SWJTU1的质量优于AOD1BRL05。针对常规大气垂直积分平均值的计算量大且计算单个大气去混频模型耗时久的问题，本文提出利用大气的月均值数据计算平均值的方法，该方法计算出的大气去混频模型较传统方法计算出的模型质量相当，二者差异完全可以忽略。基于该方法，利用ERA5数据计算出另一套大气去混频模型SWJTU2，该模型的时间分辨率为1小时，球谐展开到180阶，并且与AOD1BRL06质量相当，但SWJTU2模型的时间分辨率是AOD1BRL06的3倍，在重力场反演中能够进一步削弱星间测距误差，并且对于下一代重力卫星任务而言具有更好的参考意义。除此之外，本文还比较了不同时间跨度的平均值对大气去混频模型的影响，结果表明对于GRACE重力场模型现有最高精度而言可以不用考虑平均值不同产生的影响，但若要达到下一代重力卫星的精度则需要考虑其影响。
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