日长年际变化信号的定量提取及其物理机制研究

Length of day (LOD) is the change of rotation rate of the Earth. At present, understanding of the interannual variations in LOD and its physical mechanism is still less clear in the world, especially the interannual 6 year periodic signal, the mechanism of which has not been resolved. This project will use the normal Morlet wavelet transform (NMWT) method and typical wavelet filtering technology to accurately study the interannual variations of LOD and quantitative extract the 6 years periodic oscillation signal; then, combing the mantle-inner core gravitational (MICG) coupling mode with the fast torsional waves with in the fluid outer core, we try to further discuss the physical mechanism of this oscillation signal. Through the research of this project, we will make the variation characteristics of the time domain of the 6 year signal and its geophysical mechanism be clear. The research results are heplful to understand the dynamic process of the deep earth (including the solid inner core differential rotation relative to the mantle, the torsional oscillations within the liquid outer core), structure of the core mantle system and the core mantle coupling effect more clearly.

日长变化是地球自转速率的变化，目前，国际上对日长的年际变化特征及其物理机制认识的还不够清晰，尤其是日长年际变化中的6年周期信号，其机制问题一直没被解决。本项目将标准Morlet小波变换(NMWT)方法与经典小波滤波技术相结合来精确研究日长年际变化特征，并定量提取6年周期震荡信号；然后，结合内核-地幔引力耦合模式以及液态外核快速扭转波模型来深入探讨该信号产生的物理机制问题。通过本项目研究，我们有望从根本上搞清楚日长6年信号的时域变化特征及其产生的地球物理机制。研究结果能够使得我们对地球深部的动力学过程（包括固体内核相对于地幔的差异自转、液态外核的扭转震荡等）、核幔系统的结构以及核幔系统耦合作用等方面认识更加清晰。

日长变化是地球自转速率的变化，是地球内部及其外部物理过程的综合反应。目前，国际上对日长的年际变化特征及其物理机制认识的还不够清晰，尤其是日长年际变化中的6年周期信号，其机制问题一直没被解决。本项目将标准Morlet小波变换(NMWT)方法与经典小波滤波技术相结合来精确研究日长年际变化特征，并定量提取6年周期震荡信号；结合内核-地幔引力耦合模式以及液态外核快速扭转波模型来深入探讨该信号产生的物理机制问题。通过本项目研究，我们提出了附加阻尼因子的标准时频变换方法，该方法可以提取更为复杂的周期信号。从高精度原始时间序列(1962～2018)中识别和提取出了6个时间连续、频率比较稳定的年际信号.并对大气角动量序列中相应的信号进行提取，进行了相关性分析,其中２.3ａ和３.7a信号几乎完全可由大气解释，大气为主要激发源。研究发现了日长6年信号的长期衰减现象，理论分析为地球内核在电磁随机扭矩作用下做类似于单摆的周期性往复摆动(harmonic振荡)，该摆动的本征周期由内核的惯量矩以及核幔引力耦合常数决定，恢复力由地幔引力扭矩提供，还进一步导出了电磁耦合影响下的MICG耦合模式的理论品质因子Q值公式。研究结果对地球深部的动力学过程（包括固体内核相对于地幔的差异自转、液态外核的扭转震荡等）、核幔系统的结构以及核幔系统耦合作用等方面有了更加清晰的认识。