Feasibility study to identify deep Earth signals in current and future gravity field missions

在当前和未来重力场任务中识别地球深部信号的可行性研究

基本信息

项目摘要

Next generation gravity missions are expected to improve the accuracy of temporal Earth gravity models significantly. Periodic signals and trends are related to mass redistributions in the Earth system and carry essential information on dynamic processes in the atmosphere, cryosphere, continental hydrosphere, the oceans and the solid Earth. Gravity signals from the deep solid Earth are commonly thought to lie below the detection limit of satellite gravity missions, as one assumes them to have very small amplitudes and be restricted to the longest spatial and temporal scales. However, robust evidence from geologic records exists for episodes of very rapid uplift and subsidence events at regional scales, especially along passive continental margins. These uplift and subsidence events, which are inferred from regional seismic stratigraphy, landscape evolution studies, and the analysis of river profiles, result from flow in the underlying mantle. Here we propose to exploit high resolution global mantle convection models capable of resolving fine scale mantle flow in conjunction with an innovative adjoint method. The adjoint method allows us to derive time trajectories for global mantle flow, thus providing first order estimates for temporal variations of gravity signals related to solid Earth.
下一代重力任务预计将显着提高时间地球重力模型的准确性。周期性信号和趋势与地球系统中的质量重新分布有关,并携带有关大气、冰冻圈、大陆水圈、海洋和固体地球动态过程的重要信息。来自深层固体地球的重力信号通常被认为低于卫星重力任务的检测极限,因为人们认为它们的振幅非常小,并且仅限于最长的空间和时间尺度。然而,来自地质记录的有力证据表明,在区域尺度上,特别是在被动大陆边缘,曾发生过非常快速的隆起和沉降事件。这些隆起和沉降事件是根据区域地震地层学、地貌演化研究和河流剖面分析推断的,是由下伏地幔中的流动引起的。在这里,我们建议开发高分辨率的全球地幔对流模型,该模型能够结合创新的伴随方法来解析精细尺度的地幔流。伴随方法使我们能够推导出全球地幔流的时间轨迹,从而为与固体地球相关的重力信号的时间变化提供一阶估计。

项目成果

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STRATIGRAPHIC FRAMEWORK FOR THE PLUME MODE OF MANTLE CONVECTION
  • DOI:
    10.1016/j.gr.2017.06.003
  • 发表时间:
    2019-09
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    A. Friedrich;H. Bunge;S. Rieger;L. Colli;S. Ghelichkhan;R. Nerlich
  • 通讯作者:
    A. Friedrich;H. Bunge;S. Rieger;L. Colli;S. Ghelichkhan;R. Nerlich
On the observability of epeirogenic movement in current and future gravity missions
关于当前和未来重力任务中表成运动的可观测性
  • DOI:
    10.1016/j.gr.2017.04.016
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    6.1
  • 作者:
    Ghelichkhan S;Murböck M;Colli L;Pail R;Bunge H.-P.
  • 通讯作者:
    Bunge H.-P.
The compressible adjoint equations in geodynamics: derivation and numerical assessment
地球动力学中的可压缩伴随方程:推导和数值评估
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Professor Dr. Hans-Peter Bunge, Ph.D.其他文献

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