ISSN: 2079-5165, eISSN: 2410-7948, https://elibrary.ru/title_about.asp?id=32295; http://std.ifz.ru/
Наука и технологические разработки.
2017. Т. 96, № 4, с. 19–36. DOI: 10.21455/std2017.4-2
The metadata in English is presented at the end of the article!

 

УДК 550.34.01

 

ПРОГРАММА ПРОГНОЗА ЗЕМНЫХ ПРИЛИВОВ
ATLANTIDA3.1_2014: НОВАЯ ВЕРСИЯ

 

© 2017 г. Е.А. Спиридонов1, В.Д. Юшкин2,3, О.Ю. Виноградова1,
Л.В. Афанасьева1

1Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН, г. Москва, Россия

2Московский государственный университет имени М.В. Ломоносова, г. Москва, Россия

3Центр геодезии, картографии и инфраструктуры пространственных данных, г. Москва, Россия

Автор для переписки: Е.А. Спиридонов, e_mail: sp287@mail.ru

 

Главное

 

описана новая версия программы прогноза земных приливов ATLANTIDA3.1_2014

рассмотрены теоретические основы алгоритмов программы ATLANTIDA3.1_2014

показаны отличия современной версии программы от предыдущей

значения амплитудных факторов для Земли без океана сопоставлены с другими работами

дана оценка степени совпадения результатов расчета с данными наблюдений

 

Аннотация. Обсуждаются основные отличительные особенности первой отечественной программы прогноза земных приливов ATLANTIDA3.1._2014 в сравнении с аналогичными программами зарубежных авторов, а также приводятся некоторые примеры практического применения программы различными исследователями. Далее перечислены главные функциональные возможности программы. Среди них особо выделены возможности расчета амплитудных дельта-факторов приливных волн для Земли без океана, а также амплитудных дельта-факторов и сдвигов фаз для Земли с океаном, временных рядов прилива, амплитуд и фаз океанического гравиметрического эффекта. Дана краткая характеристика заложенных в программу теоретических разработок. В этой связи выделены основные отличия последней версии программы. Подробно рассмотрены теоретические значения амплитудных дельта-факторов для неупругой самогравитирующей вращающейся Земли, вычисленные с учетом действия относительных и кориолисовых ускорений, а также диссипации. Всего рассмотрено 12 вариантов моделей, отличающихся друг от друга включением или выключением отдельных влияющих на результат факторов. Дана оценка степени близости выдаваемых программой результатов и наблюдений, выполненных на европейских сверхпроводящих гравиметрах Глобального геодинамического проекта (GGP). Показано, что по этому критерию наша программа превосходит наиболее известные в мировой практике аналоги. Приведен список задач, решение которых в дальнейшем расширит функциональные возможности программы и приведет к уточнению уже полученных к настоящему времени результатов.

Ключевые слова: программа прогноза параметров земных приливов ATLANTIDA3.1_2014, приливные амплитудные дельта-факторы, временные ряды приливов, океанический нагрузочный эффект, теория земных приливов, системы глобального позиционирования (GNSS)

Цитируйте эту статью как: Спиридонов Е.А., Юшкин В.Д., Виноградова О.Ю., Афанасьева Л.В. Программа прогноза земных приливов ATLANTIDA3.1_2014: новая версия // Наука и технологические разработки. 2017, том 96, № 4, с. 19–36. [Тематический выпуск «Прикладная геофизика: новые разработки и результаты. Часть 2. Навигация и космические исследования»]. DOI: 10.21455/std2017.4-2

 

 

Литература

 

Виноградова О.Ю., Спиридонов Е.А. Сравни-тельный анализ океанических поправок в ускорение силы тяжести, рассчитанных по моделям PREM и IASP91 // Физика Земли. 2012. № 2. С. 74–83.

Виноградова О.Ю. Океанические приливные нагрузки у берегов Европы, рассчитанные по функциям Грина // Физика Земли. 2012. № 7–8. С. 20–35.

Виноградова О.Ю., Спиридонов Е.А. Сравнение двух методов расчета нагрузочных приливов //Физика Земли. 2013. № 1. С. 88–97. DOI: 10.7868/S000233371301016X

Железняк Л.К., Конешов В.Н., Михайлов П.С. Экспериментальное определение вертикального градиента силы тяжести ниже поверхности моря // Физика Земли. 2016. № 6. С. 83–85. DOI: 10.7868/S0002333716060120

Конешов В.Н., Железняк Л.К., Соловьев В.Н., Михайлов П.С. Разработка инновационного методического обеспечения морских гравиметрических съемок // Наука и технологические разработки. 2017. Том 96, № 4. С. 3–18. [Тематический выпуск «Прикладная геофизика: новые разработки и результаты. Часть 2. Навигация и космические исследования»]. DOI: 10.21455/std2017.4-1

Михайлов П.C. Совершенствование методических приемов выполнения морских гравиметрических съемок / Дисс. канд. техн. наук. Москва: ИФЗ РАН, 2017. 115 с.

Молоденский М.С. Упругие приливы, свободная нутация и некоторые вопросы строения Земли // Труды Геофизического ин-та АН СССР. 1953, № 19(146), С. 3–52.

Молоденский М.С., Крамер М.В. Числа Лява для статических земных приливов 2-го и 3-го порядков // Земные приливы и нутация Земли. М.: Изд-во АН СССР, 1961. С. 26.

Молоденский С.М. Приливы, нутация и внутреннее строение Земли. М.: ИФЗ АН СССР, 1984. 215 с.

Перцев Б.П. О влиянии морских приливов на приливные вариации силы тяжести // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1966. № 10. С. 25–29.

Перцев Б.П. Оценка влияний морских приливов на земные в пунктах, удаленных от океанов // Земные приливы и внутреннее строение Земли. M.: Наука, 1967. С. 10–22.

Перцев Б.П. Влияние морских приливов ближних зон на земноприливные наблюдения // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1976. № 1. С. 13–22.

Перцев Б.П. Приливные поправки к гравиметрическим измерениям // Физика Земли. 2007. № 7. С. 18–25.

Перцев Б.П., Иванова М.В. Расчет нагрузочных чисел Лява для земной модели 508 Гильберта и Дзивонского // Изучение земных приливов. М.: Наука, 1980. С. 42–47.

Перцев Б.П., Иванова М.В. Оценка влияния нагонных вод на значения силы тяжести и высоты земной поверхности в прибрежных районах // Изв. АН СССР. Физика Земли. 1981. № 1. С. 87–91.

Перцев Б.П., Иванова М.В. Оценка точности вычисления приливных поправок // Изв. РАН. Физика Земли. 1994. № 5. C. 78–80.

Спиридонов Е.А. Программа анализа данных земноприливных наблюдений ATLANTIDA 3.1_2014 // Наука и технологические разработки. 2014. Т. 93, № 3. С. 3–48.

Спиридонов Е.А. Результаты сравнения прогнозных значений параметров земных приливов с данными наблюдений // Сейсмические приборы. 2015a. T. 51, № 2. С. 31–43.

Спиридонов Е.А. О влиянии диссипации и выбора модели строения Земли на качество прогноза параметров земных приливов // Сейсмические приборы. 2015б. T. 51, № 3. С. 47–58.

Спиридонов Е.А. Программа расчета параметров земных приливов ATLANTIDA 3.1_2014. Свидетельство о государственной регистрации программ для ЭВМ №2015619567 от 8 сентября 2015 года, 2015в.

Спиридонов Е.А. Поправки в числа Лява на относительные и кориолисовы ускорения и их зависимость от широты // Геофизические процессы и биосфера. 2016а. Т. 15, № 1. С. 73–81.

Спиридонов Е.А. Амплитудные дельта-факторы второго порядка и их зависимость от широты // Геология и геофизика. 2016б. № 4 С. 796–807. DOI: 10.15372/GiG20160411

Спиридонов Е.А. Амплитудные дельта-факторы и сдвиги фаз приливных волн для Земли с океаном // Геофизическое процессы и биосфера. 2017. T. 16, № 2. С. 5–54. DOI: 10.21455/GPB2017.2-1

Спиридонов Е.А., Виноградова О.Ю. Сравнение результатов расчета океанического гравиметрического эффекта с данными наблюдений // Физика Земли. 2014. № 1. С. 120–128. DOI: 10.7868/S0002333714010086

Спиридонов Е.А., Виноградова О.Ю. Результаты комплексного моделирования океанического гравиметрического эффекта // Сейсмические приборы. 2017. Т. 53, № 1. С. 66–80. DOI: 10.21455/si2017.1-5

Спиридонов Е.А., Юшкин В.Д., Храпенко О.А. Приливной анализ и экспериментальный океанический нагрузочный эффект в Мурманске // Геодезия и картография. 2014. № 12, С. 22–29.

Agnew D.C. NLOADF: A program for computing ocean-tide loading // J. Geophys. Res. 1997. Vol. 102. P. 5109–5110.

Agnew D.C. SPOTL: Some programs for ocean-tide loading // SIO Ref. Ser. 98-8, Scripps Inst. of Oceanogr., La Jolla, Calif., 1996. 35 p.

Dehant V. Tidal parameters for an inelastic Earth // Physics of the Earth and Planetary Interiors. 1987. Vol. 49. P. 97–116.

Dehant V., Defraigne P., Wahr J.M. Tides for a convective Earth // J. Geophys. Res. 1999. Vol. 104, No. B1. P. 1035–1058.

Francis O., Mazzega P. Global charts of ocean tide loading effects // J. Geophys. Res. 1990. Vol. 95. P. 11411–11424.

Mäkinen J., Sermyagin R.A., Oshchepkov I.A., Basmanov A.V., Pozdnyakov A.V., Yushkin V.D., Stus Yu.F., and Nosov D.A. RFCAG2013: Russian-Finnish comparison of absolute gravimeters in 2013 // J. Geod. Sci. 2016. Vol. 6. P. 103–110. DOI: 10.1515/jogs-2016-0008

Mathews P.M. Love numbers and gravimetric factor for diurnal tides. Proc. 14thInt. Symp. Earth Tides // J. Geod. Soc. 2001. Vol. 47, No. 1. P. 231–236.

Matsumoto K., Sato T., Taanezawa T., and Ooe M. GOTIC2: A program for computation of oceanic tidal loading effect //J. Geod. Soc. 2001. Vol. 47. P. 243–248.

McCarthy D.D. IERS conventions, IERS Techn. Note 21. Paris: Int. Earth Rotation Serv. 95 p.

Oshchepkov I.A., Sermyagin R.A., Spesivtsev A.A., Yushkin V.D., Pozdnyakov A.V., Kovrov A.A., Yuzefovich P.A. Gravity measurements in the Moscow gravity network. July 28, 2016.
DOI: 10.5281/zenodo.59096. (https://zenodo.org/record/59096#.WYBy0lFLfIU).

Scherneck H.G. A parameterized Earth tide observation model and ocean tide loading effects for precise geodetic measurements // Geophys. J. Int. 1991. Vol. 106. P. 677–695.

Smith M.L. The scalar equations of infinitesimal elastic gravitational motion for a rotating, slightly elliptical Earth // Geophys. J. R. Astron. Soc. 1974. Vol. 37. P. 491–526.

Smith M.L. Translational inner core oscillations of a rotating, slightly elliptical Earth // J. Geophys. Res. 1976. Vol. 81. P. 3055–3065.

Smith M.L. Wobble and nutation of the Earth, Geophys // J. R. Astron. Soc. 1977. Vol. 50. P. 103–140.

Spiridonov E., Vinogradova O., Boyarskiy E., Afanasyeva L. ATLANTIDA3.1_2014 for WINDOWS: A software for tidal prediction // Bull. Inf. Marées Terrestres. 2015. No. 149. P. 12063–12081.

Valencio A., Grebogi C., and Baptista M.S. Removing tides from gravity time-series: a comparison of classical methods applied to a global network of superconducting gravimeters. 28 February 2017. (ArXiv:1702.08363 [physics.geo-ph]).

Van Camp M. and Vanterin P. T-soft: graphical and interactive software for the analysis of the time series and Earth tides // Computers and Geosciences. 2005. Vol. 31. P. 631–640.

Vinogradova O. Yu., Spiridonov E.A. Some Features of TOPEX/POSEIDON Data. Application in Gravimetry // Altamimi Z. and Collilieux X. (eds.) Reference Frames for Applications in Geosciences. International Association of Geodesy Symposia 138, Berlin, Heidelberg: Springer-Verlag, 2013. P. 229–235. DOI: 10.1007/978-3-642-32998-2_35

Wahr J.M. The Tidal Motions of a Rotating, Elliptical, Elastic and Oceanless Earth, Ph.D. thesis, Univ. of Color., Boulder, 1979. 216 p.

Wahr J.M. Body tides on an elliptical, rotating, elastic and oceanless Earth // Geophys. J. R. Astron. Soc. 1981a. Vol. 64. P. 677–703.

Wahr J.M. A normal mode expansion for the forced response of a rotating Earth // Geophys. J. Roy. Astron. Soc. 1981b. Vol. 64. P. 651–675.

Wahr J.M., and Bergen Z. The effects of mantle and anelasticity on nutations, earth tides, and tidal variations in rotation rate // Geophys. J. 1986. Vol. 87. P. 633–668.

Wenzel H.G. The Nanogal Software: Earth Tide Data Processing Package Eterna3.30 // Bull. D’Inf. Maree Terr. 1996. Vol. 124. P. 9425–9439.

 

Сведения об авторах

 

СПИРИДОНОВ Евгений Александрович  кандидат физико-математических наук, ведущий научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. Тел.: (915) 141-78-76. E-mail: sp287@mail.ru

 

ЮШКИН Виктор Дмитриевич  научный сотрудник, Московский государственный университет им. М.В. Ломоносова. 119991, Москва, Ленинские горы, д. 1; Центр геодезии, картографии и инфраструктуры пространственных данных. 109316, Москва, Волгоградский проспект, 45, стр. 1. E-mail: yusvic@yandex.ru

 

ВИНОГРАДОВА Ольга Юрьевна  научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1. E-mail: sp295@mail.ru

 

АФАНАСЬЕВА Лариса Витальевна  старший научный сотрудник, Институт физики Земли им. О.Ю. Шмидта РАН. 123242, Москва, ул. Большая Грузинская, д. 10, стр. 1.