Gravity Calibration at the Zhongshan Station in Antarctica by using a Domestic Absolute Gravimeter
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摘要: 2019—2020年南极夏季期间,中国第36次南极科学考察队利用中国计量科学研究院自主研发的国产NIM-3C型绝对重力仪在南极中山站进行了绝对重力测量,给极区海洋重力提供了计量校准点,并进行了30天以上的连续观测研究。该计量校准点的绝对重力校准值的标准不确定度优于
$ 3\times {10}^{-7}\;\mathrm{m}\cdot {\mathrm{s}}^{-2} $ ,填补了我国目前极区海洋重力量值无法溯源到国家计量基准的空白,建立了自主可控的可溯源至国际单位制的极区海洋重力溯源体系。Abstract: During the Antarctic summer from 2019 to 2020, the 36th Chinese scientific expedition to Antarctica made absolute gravimetric measurements at the Zhongshan Station using a domestic absolute gravimeter, NIM-3C, independently developed by the National Institute of Metrology, China. The measurements provide a calibration point for the polar ocean gravity. Besides, continuous observation and research were conducted for more than 30 days. The standard uncertainty of the calibrated value of the absolute gravity at the measurement point is better than$ 3\times {10}^{-7}\;\mathrm{m}\cdot {\mathrm{s}}^{-2} $ . The measurements have made China's polar ocean gravity value traceable to the national measurement datum, which is traceable to the International System of Units.-
Key words:
- Antarctica /
- Zhongshan Station /
- absolute gravimetry /
- absolute gravimeter /
- gravity calibration
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表 2 绝对重力校准成果汇总表
Table 2. Summary of absolute gravity calibration results
序号 点号 点名 起始日期 观测组数 标准偏差 重力校准值 天气(风力) 备注 1 Z001 六角楼 2019-12-14 24 49.3 g0 晴 2 Z001 六角楼 2019-12-15 32 48.0 g0-21.9 阴 3 Z001 六角楼 2019-12-16 48 53.7 g0+33.6 晴 4 Z001 六角楼 2019-12-17 48 55.6 g0+25.1 晴 5 Z001 六角楼 2019-12-18 24 51.3 g0+26.9 多云 6 Z001 六角楼 2019-12-19 24 60.1 g0+45.1 晴 7 Z001 六角楼 2019-12-20 24 53.4 g0+47.6 小雪 8 Z001 六角楼 2019-12-21 16 71.4 g0+70.5 中雪 停电一次 9 Z001 六角楼 2019-12-22 50 69.4 g0+23.1 小雪 22日、23日连测 10 Z001 六角楼 2019-12-24 24 71.8 g0+73.9 晴 11 Z001 六角楼 2019-12-25 24 72.9 g0+53.9 阴 12 Z001 六角楼 2019-12-26 12 54.0 g0+85 阴 停电一次 13 Z001 六角楼 2019-12-27 20 68.6 g0+32.1 晴 停电一次 14 Z001 六角楼 2019-12-28 24 69.0 g0+30.8 晴 15 Z001 六角楼 2019-12-29 16 58.5 g0+54 晴 停电一次 16 Z001 六角楼 2019-12-30 24 52.8 g0+26.5 晴 17 Z001 六角楼 2019-12-31 24 57.0 g0+22.8 阴 18 Z001 六角楼 2020-01-01 16 50.2 g0+31.1 晴 19 Z001 六角楼 2020-01-02 16 49.1 g0+48 晴 20 Z001 六角楼 2020-01-03 16 58.0 g0+45.3 晴 21 Z001 六角楼 2020-01-04 16 51.5 g0+56.8 晴 22 Z001 六角楼 2020-01-05 16 51.8 g0+63.6 小雪 23 Z001 六角楼 2020-01-06 16 60.3 g0+62.6 阵雪 24 Z001 六角楼 2020-01-07 16 78.1 g0-8.3 小雪 25 Z001 六角楼 2020-01-08 16 126.2 g0+50.1 阴 7~8级风 26 Z001 六角楼 2020-01-09 16 95.2 g0+62 多云 27 Z001 六角楼 2020-01-10 16 74.8 g0+33.7 晴 28 Z001 六角楼 2020-01-11 16 54.1 g0+59 多云 29 Z001 六角楼 2020-01-12 16 58.0 g0+63.6 阴 30 Z001 六角楼 2020-01-13 16 55.9 g0+73.2 多云 31 Z001 六角楼 2020-01-14 12 52.7 g0+70.9 阴 表 1 重力校准点位观测信息登记表
Table 1. Registration form of observation information at the gravity calibration point
点号 点名 经度 纬度 海拔 被测高度 备注 Z001 六角楼 76.3685° −69.3712° 38 m 0.752 m (观测每组为45次;重力及精度单位:1.0×10−8 m/s2) -
[1] Niebauer T M, Sasegawa G S, Faller J E. A new generation of absolute gravimeters[J]. Metrologia, 1995, 32(1): 159-180. [2] Rothleitner C, Svitlov S, Merimeche H, et al. Development of new free-fall absolute gravimeters[J]. Metrologia, 2009, 46(3): 283-297. doi: 10.1088/0026-1394/46/3/017 [3] Scheinert M, Müller J, Dietrich R, et al. Regional Geoid Determination in Antarctica Utilizing Airborne Gravity and Topography Data[J]. J Geoid, 2008, 82: 403-414. doi: 10.1007/s00190-007-0189-2 [4] 杨元德, 鄂栋臣, 晁定波. 用GRACE数据反演格陵兰冰盖冰雪质量变化[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2009, 34(8): 961-964. [5] Makinen J, Amalvict M, Shibuya K, et al. Absolute Gravimetry in Antarctica: Status and prospects[J]. Journal of Geodynamics, 2007, 43: 339-357. doi: 10.1016/j.jog.2006.08.002 [6] Fukuda Y, Higashi T, Takemoto S, et al. Absolute Gravity Measurements in Australia and Syowa Station, Antarctica[C]. IAG International Symposium on Gravity, Geoid and Space Missions, Porto, Poutugal, 2004. [7] 鄂栋臣, 何志堂, 王泽民, 等. 中国南极长城站绝对重力基准的建立[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2007, 32(8): 688-691. [8] 鄂栋臣, 赵珞成, 王泽民, 等. 南极拉斯曼丘陵重力基准的建立[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2011, 36(12): 1466-1469. [9] 胡若, 吴书清, 冯金扬, 等. CCM. G-K2.2017关键比对报告[J]. 计量技术, 2020(5): 100-108. doi: 10.3969/j.issn.1000-0771.2020.05.20 [10] 王启宇, 冯金扬, 李春剑, 等. 面向绝对重力仪的光束垂直性快速调节[J]. 光学精密工程, 2019, 27(1): 1-7. [11] 粟多武, 王启宇, 张国春, 等. 西藏自治区计量部门的绝对重力测量[J]. 计量技术, 2017(12): 88-90. doi: 10.3969/j.issn.1000-0771.2017.12.26 [12] 余烨, 胡翔, 王启宇, 等. 绝对重力仪中落体光心与质心间距的精确测量[J]. 计量学报, 2020, 41(7): 830-834. [13] 郭有光, 李德禧, 黄大伦, 等. 高精度绝对重力仪观测研究[J]. 地球物理学报, 1990, 33(4): 447-453. doi: 10.3321/j.issn:0001-5733.1990.04.010 [14] 吴书清, 吉望西, 刘达伦, 等. 绝对重力仪国际比对现状[J]. 地球物理学进展, 2009, 24(2): 768-773. doi: 10.3969/j.issn.1004-2903.2009.02.056 [15] 粟多武, 吉望西, 胡刚, 等. 新疆维吾尔自治区计量部门的重力计量[J]. 计量科学与技术, 2020(9): 9-12.