量冰盖上方的重力变化，能监测冰盖质量的变
化［３３］．Ｖｅｌｉｃｏｇｎａ ＆ Ｗａｈｒ（２００６）根据２００２～２００５
年ＧＲＡＣＥ 时变重力场数据监测南极冰质量变
化［３４］，若不考虑ＧＩＡ 则冰质量每年居然增加３９ ±
１４ｋｍ３，然而ＧＩＡ 使冰质量每年多估计１９２ ± ７９
ｋｍ３，考虑它的影响则冰质量每年减少１５２ ± ８０
ｋｍ３，可见ＧＩＡ 的影响对极地冰质量非平衡监测有
非常关键性的作用．此外，ＧＩＡ 对垂直基准有重要
影响，垂直基准是高程测量的理论参考面，在许多人
类的活动中发挥重要作用，包括陆地调查、建筑物和
桥梁的建造等．由于ＧＩＡ 不断使地球表面和地球重
力场产生变形，因此垂直基准也需要不断重新定义．
因此，ＧＩＡ 对板块构造和全球变暖的监测等有较大
影响，通过ＧＩＡ 研究提供精密改正是完全必要的．
因此，由部分１、２ 可知，ＧＩＡ 研究不仅增加对
地球内部流变的认识，服务于地球动力学，而且对古
冰川学、地貌学、气候学和大地测量学等有重要影
响，还能为现今板块运动和全球变暖的监测服务．
３　ＧＩＡ 的研究历史与现状
ＧＩＡ 的研究始于１８ 世纪以前，那时瑞典人确
信当地海平面在下降．在ＡｎｄｅｒｓＣｅｌｓｉｕｓ的创导下，
在瑞典沿海岸不同地点的岩石上做了许多标记，直
到１７６５年，才发现海平面并没有在下降，而是陆地
在不均匀地隆升．１８６５年ＴｈｏｍａｓＪａｍｉｅｓｏｎ认为陆
地的隆升和首次在１８３７年发现的冰期有关．Ｇｅｒａｒｄ
ＤｅＧｅｅｒ于１８９０年发表了斯堪的纳维亚古海岸线
的调查结果，从此该理论得以证实和接受．
从２０世纪３０年代开始，科学家基于不断完善
地球模型和负荷理论开展ＧＩＡ 研究，其关键工作就
是针对不断真实的地球模型，发展ＧＩＡ 模拟理论和
方法．Ｈａｓｋｅｌｌ （１９３５）［３５］，Ｎｉｓｋａｎｅｎ （１９３９）［３６］和
Ｃｒｉｔｔｅｎｄｅｎ （１９６３）［３７］将地幔看成具均匀粘滞性的
半空间，不考虑岩石圈存在；ＭｃＣｏｎｎｅｌｌ（１９６５）［３８］
考虑粘滞度对深度的依赖和岩石圈高粘度的影响，
ＭｃＣｏｎｎｅｌｌ（１９６８）［３９］进一步考虑了弹性的岩石圈；
Ｐａｒｓｏｎｓ（１９７２）［４０］采用了牛顿粘滞球的分层模型；
Ｃａｔｈｌｅｓ（１９７５）［４１］也构造了一个球模型，顾及了弹
性的效应，但忽略了粘弹耦合．到二十世纪七、八十
年代，ＧＩＡ 模拟理论真正进入了一个全新的阶段，
Ｐｅｌｔｉｅｒ（１９７４）［４２］，Ｐｅｌｔｉｅｒ ＆ Ａｎｄｒｅｗｓ （１９７６）［２２］，
Ｗｕ ＆ Ｐｅｌｔｉｅｒ（１９８２）［４３］和Ｐｅｌｔｉｅｒ（１９８５）［４４］等，对
球对称、非自转、Ｍａｘｗｅｌｌ线性粘弹性、各向同性地
球（简称ＳＮＲＶＥＩ模型［４５］），基于负荷格林函数法，
使用粘弹对应性原理，发展了简正模分析技术，使
ＧＩＡ 响应完全可由一系列松弛模表达，有效地解决
了粘弹耦合问题．
从上世纪８０年代末期就开始利用了粘弹参数
不仅沿径向和而且沿横向变化的三维模型．关于三
维地球的ＧＩＡ 研究，主要发展和采用两类模拟方
法，其一是谱方法［４６～５０］，它的问题在于粘弹参数小
扰动的假设；其二是有限元法［５１～５３，９，１８］，它适合于粘
弹参数复杂变化的真实地球．早期的工作主要基于
半空间地球模型、简单的岩石圈厚度和软流圈粘滞
度的变化［５４～５９］，半空间模型显然不利于地壳剪切速
率的预测和全球问题的研究；其主要结论是，横向非
均匀对ＧＩＡ 的影响是显著的，能被现代大地测量技
术（ＧＰＳ、ＶＬＢＩ等）观测出来，因而，横向非均匀将
影响地幔径向粘滞度剖面的估计．在三维地球ＧＩＡ
的近期研究中，以考虑复杂的横向非均匀性为特色：
Ｓｐａｄａｅｔａｌ．（２００６）［６０］使用球形非自吸引地球，研
究岩石圈和地幔横向非均匀对ＲＳＬ 的影响，表明在
芬诺斯坎底亚ＲＳＬ 理论预测与观测数据符合较好；
Ｚｈｏｎｇｅｔａｌ．（２００３）［６１］考虑地球自吸引，但没有考
虑海洋的自吸引，基本证实过去的结论，即岩石圈厚
度变化在冰盖边缘和芬诺斯坎底亚对ＲＳＬ 有较大
影响；Ｗｕ ＆ ｖａｎｄｅｒ Ｗａｌ（２００３）［６２］和Ｗｕｅｔａｌ．
（２００５）［５３］则同时考虑了自吸引的海洋，发现过渡带
的粘滞度横向变化在一定程度上抵消相邻层对
ＲＳＬ 的贡献，地幔横向非均匀对地壳剪切运动速率
有较大影响；Ｌａｔｙｃｈｅｖｅｔａｌ．（２００５）［６３］考虑地球可
压缩性的影响，但也没有海洋的自吸引，发现横向非
均匀对低阶重力场的带谐项长期变化有较大影响
（犑
·
犾）；Ｐａｕｌｓｏｎｅｔａｌ．（２００５）［５２］进一步考虑海洋的
１９６２
　６期汪汉胜，等：冰川均衡调整（ＧＩＡ）的研究
自吸引，也得到基本类似的结论．
我国迄今为止未发现统一的末次冰期大冰
盖［６４～６５］，所以我国的ＧＩＡ 研究主要是基于全球角
度展开的．肖强、许厚泽（１９９０）［６６］基于频率依赖粘
滞度模型，解算了地球对表面负荷的脉冲响应，揭示
在ＧＩＡ 的长期过程中，地幔粘滞性起重要作用；孙
付平利用ＶＬＢＩ检测到ＧＩＡ 的水平运动［６７～６８］；王
贵文（２００８）［６９］利用ＧＰＳ 监测和解释南极ＧＩＡ；杨
志根（１９９６［７０］，２００１［７１］）根据极移和地球自转速率
变化，估计了下地幔粘滞度；汪汉胜等系统地研究了
球对称粘弹地球的负荷问题［７２］，提出了计算负荷勒
夫数的稳定算法［７３］，数值论证了简正模分析中地球(责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）