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GRACE重力卫星因其拥有较高精度探测区域时变重力场的能力,在地震学等相关领域中发挥了关键作用。根据前人研究可知GRACE重力卫星可以探测到由强震引起的地震重力变化,但并没有在不同滤波方法的基础上,针对GRACE不同版本数据(RL05与RL06)的处理结果作更多讨论,因此本文主要利用GRACE两种版本重力卫星数据(首次利用RL06数据开展地震重力变化研究)以及两种组合滤波方法提取2011年日本大地震所造成的震源区及临近区域的同震重力变化信号,并对重力变化极值点的重力变化趋势特征开展研究,同时与位错模型正演计算所得理论同震重力变化结果作对比分析,进而验证GRACE能够探测到地震所导致的重力变化并选定更合适的数据版本以及滤波处理方法。本文主要研究工作及成果如下:(1)总结并分析了 GRACE卫星计划及其发布的不同版本数据,研究了提取该地震导致的重力变化信号的相关理论和方法;对于三种能够处理重力场空间分布中条带误差以及高频噪声等误差影响的滤波方法作了对比分析,结合实验结果选取两种组合滤波方法;并选取了提取地震重力变化的时间序列拟合法开展研究;同时采用GLDAS月水储量模型数据提取出陆地水储量引起的重力变化信号,并将其从GRACE重力变化中扣除,得到了主要由地震导致的重力变化信号。研究并分析了两种位错模型正演计算同震重力变化的理论与方法;由于本次地震发生在海洋,重点考虑了海水对提取同震重力变化影响,采用更适用于正演计算此次地震同震重力变化的位错模型——“粘弹性半空间分层位错模型”及其配套计算程序PSGRN/PSCMP开展研究。(2)利用“P3M6+高斯滤波”与“P3M6+Fan滤波”的组合滤波方法分别对不同时间范围的GRACE Level-2 RL05与RL06版本数据处理,在扣除陆地水储量影响的基础上提取出同震重力变化信号并绘制出重力变化空间分布图;同时在正负重力变化极值区域分别选取两个重力变化极值点作为特征点,对月重力变化作时间序列分析,分析了地震发生前后重力随时间的详细变化趋势,得到了在不同数据与不同滤波条件下的结果。(3)利用“粘弹性半空间分层位错模型”配套计算程序PSGRN/PSCMP正演所得同震重力变化结果,在经过相关改正处理后,与采用不同版本GRACE数据并在不同组合滤波下的结果作比较分析时可知,在具体的重力变化量级上虽略有不同,但整体空间分布上仍较为一致,从而验证了 GRACE重力卫星的确能够探测到较为真实的同震重力变化。而在GRACE不同版本数据和组合滤波的选取上,对比数据处理结果后认为Fan滤波组合滤波较高斯滤波组合滤波能够更好得削弱条带误差等影响;并且同样采用Fan滤波组合滤波的RL06数据结果,其重力变化幅度(-5.97～1.72μGal)较RL05数据结果更为接近位错模型正演结果(-7.10～0.69μGal),认为RL06版本数据以及在选择合适滤波参数下的“P3M6去相关滤波+Fan滤波”的组合滤波方法更适用于地震重力变化研究,能够更有效得削弱高频噪声以及条带误差等误差影响并保留真实的重力变化信号。