近期，中國科學院上海天文臺研究員金雙根帶領的衛星導航與遙感研究團隊，開展了地表負荷季節性信號的空間大地測量研究，綜合全球衛星導航系統（Global Navigation Satellite System，GNSS）觀測位移和重力場恢復與氣候實驗（Gravity Recovery and Climate Experiment，GRACE）時變重力，提取了陸地水文和積雪等典型地表負荷信號，并探索了地球物理應用。該研究表明空間大地測量為探討地表負荷及其引起的地殼運動提供了有效方法，對監測洪澇和干旱等災害具有重要意義。相關研究成果發表在《衛星導航》（Satellite Navigation）上。
此前，多數大地測量科學家認為地表負荷產生的位移是一種干擾構造運動信號的噪聲。20世紀90年代，大地測量學家開始利用密集連續GNSS網，觀測獲取高精度和高空間分辨率的地殼運動數據，從中發現長期構造運動中存在明顯的季節性信號。這種季節性信號逐漸引起關注。例如，研究通過分析日本東北部GNSS數據，發現本州東北部主干山脈東西兩側冬季分別表現為東西向的地殼縮短和伸展，并進一步認為該現象源于山脈西側的雪負荷。2002年，GRACE衛星發射，使得地球上的質量異常可從太空直接觀測，而綜合分析GRACE和GNSS觀測數據，為科學家開展地表負荷研究提供了有力支撐。
為了挖掘GNSS時間序列有用信號和新的應用，金雙根團隊通過分析GNSS觀測的地表位移和結合GRACE獲得的質量異常，探究了季節性（周期性）和季內地殼運動，獲得了地球的動力學扁率變化、全球時變重力場、美國西南地區極度干旱和特大暴雨的水荷載。該團隊通過綜合分析GNSS和GRACE觀測數據發現了南美洲北部GNSS觀測站的位移和GRACE得到的質量異常（圖1）。這顯示了赤道附近以雨季和旱季交替為特征的陸地水文水負荷的季節性變化，且水平位移和垂直位移的空間分布差異顯著——最大垂直位移位于負荷中心，而水平位移在負荷邊緣處最大。該研究揭示了水平運動反映出觀測點對周邊負荷響應的方位不對稱性，而不是該點的負荷引起。該研究的另一組結果展示了日本北部北海道雪負荷引起的地表位移，積雪量具有顯著的年際間變化（圖2a、b），且季節性地殼運動的振幅（圖2c、d）明確地反映了這一變化。
研究表明，由GNSS和GRACE觀測得到的位移和質量異常可提供相互補充的季節性變化信息（如圖1展示的陸地水文負荷信號結果）。上海天文臺訪問教授、日本北海道大學教授Kosuke Heki表示，由于兩種技術的空間分辨率不同，當地表負荷由復雜的小尺度異常組成時，位移和質量異常往往不一致，這將是未來大地測量學研究地表負荷的重要方向之一。金雙根表示，研究團隊已掌握了利用全球GNSS等觀測估計每月全球時變重力場和高時空分辨率位移場方法。同時，這些空間大地測量技術將對監測洪澇和干旱等災害具有重要意義。
