近日，中科院上海天文臺地球自轉(zhuǎn)研究團隊在國際EOP預(yù)報競賽中獲得佳績。研究團隊圍繞國際上已有各主流預(yù)報方法存在的缺陷，有針對性地建立了一套全新的極移短期預(yù)報框架，使它能夠與多種預(yù)報方法相結(jié)合來提高EOP預(yù)報精度，極移短期（10天內(nèi)）預(yù)報精度位于國際前列。

    地球是一個非常復(fù)雜的動力學(xué)系統(tǒng)，包括固體內(nèi)核、流體外核、地幔、地殼、海洋、大氣等圈層。地球除了受日月行星的引力作用外，這些圈層還在各種時間和空間尺度上發(fā)生多種耦合作用，因此地球的自轉(zhuǎn)和在空間的指向狀態(tài)（用地球定向參數(shù)EOP來描述）一直在變化，而且是非常復(fù)雜且難以預(yù)測的。EOP包括極移（兩個分量PMX、PMY）、日長變化或世界時和歲差章動等參數(shù)，它們是連接地球參考系與天球參考系之間的轉(zhuǎn)換參數(shù)，因此對EOP的精確測定和預(yù)報不僅在天文與地球科學(xué)研究中有重要意義，而且對人造衛(wèi)星和空間飛行器的精密定軌以及全球衛(wèi)星導(dǎo)航系統(tǒng)等方面都有重要作用。但由于地球自轉(zhuǎn)的變化規(guī)律非常復(fù)雜，因此對EOP的高精度預(yù)報一直是一個巨大挑戰(zhàn)。

    長期以來，國際上對EOP預(yù)報極其重視，并專門舉辦國際競賽以鼓勵相關(guān)科研人員提出新的方法來提高預(yù)報精度。在2006年至2008年期間，第一屆EOP預(yù)報競賽(EOP PCC)對不同EOP預(yù)報方法提供了全面的評估，并在改進大地測量數(shù)據(jù)處理，提供大氣、海洋和陸地水等角動量數(shù)據(jù)和實時服務(wù)方面取得了很大進展。在此基礎(chǔ)上，第二屆EOP預(yù)報競賽于2021年9月1日開始舉辦并將持續(xù)到2022年底，以重新評估各項EOP參數(shù)的預(yù)報能力[1]。目前共有28家機構(gòu)33個團隊參與此次競賽，幾乎包括國際上所有從事EOP研究和應(yīng)用的單位，例如國際地球自轉(zhuǎn)與參考架服務(wù)組織(IERS)、德國地學(xué)研究中心(GFZ)、美國噴氣推進實驗室(JPL)等。

    中國科學(xué)院上海天文臺地球自轉(zhuǎn)變化研究團隊在地球自轉(zhuǎn)理論、地球內(nèi)部物理與動力學(xué)、EOP數(shù)據(jù)分析與預(yù)報、多技術(shù)綜合地球參考架等方面有二十多年的研究歷史，取得了一系列重要的研究成果。團隊積極參與了此次競賽活動，在青年研究員段鵬碩等的指導(dǎo)下，在讀博士生胥燦燦深入研究了國際上已有各主流預(yù)報方法存在的缺陷，并有針對性地建立了一套全新的極移短期預(yù)報策略，它能夠與多種預(yù)報方法結(jié)合并提高預(yù)報精度。在2022年10月18日于希臘召開的IAG國際研討會——地球科學(xué)應(yīng)用參考框架(REFAG 2022)上，競賽組織官方發(fā)布的中期報告（本次報告只提供了短期預(yù)報即1-10天內(nèi)的預(yù)報結(jié)果）顯示[2]（如下圖），上海天文臺參賽團隊的極移短期（10天內(nèi)）預(yù)報精度位于國際前列，特別是PMX在5-10天的預(yù)報精度在33支團隊中是冠軍。

    團隊負責(zé)人黃乘利研究員展望道：“通過對預(yù)報模型與實測值的對比，可以幫助我們深入理解地球自轉(zhuǎn)變化的規(guī)律及其背后的物理機制。我們將進一步從機制入手開展研究，并拓展新方法在其它方面的應(yīng)用。”

    圖：在2021年9月1日至2022年8月22日期間，各參賽團隊的 EOP-PMX （上子圖）和 PMY （下子圖）預(yù)報精度對比；橫軸是預(yù)報天數(shù)，縱軸是預(yù)報精度（MAE為平均絕對誤差，單位是毫角秒）；右側(cè)圖例是各參賽團隊的編號，其中編號200是 IERS 提供的結(jié)果，其預(yù)報精度在國際上被視為參考標(biāo)準(zhǔn)；上海天文臺團隊編號是138，上子圖右下部位的紅圈突出展示了本隊關(guān)于PMX預(yù)報精度在5-10天上的結(jié)果，在33支團隊中精度是最高的。

參考文獻：

[1] 第二屆EOP 預(yù)報競賽官方主頁：http://eoppcc.cbk.waw.pl/

[2] Tomasz Kur, Justyna Sliwińska, Jolanta Nastula, Henryk Dobslaw, Malgorzata Wińska, Aleksander Partyka. 2022. Annual summary of the Second Earth Orientation Parameters Prediction Comparison Campaign (2nd EOP PCC). REFAG 2022 Reference Frames For Applications in Geosciences, 2022.10.17-20，Thessaloniki, Greece