近日，中科院上海天文臺地球自轉研究團隊在國際EOP預報競賽中獲得佳績。研究團隊圍繞國際上已有各主流預報方法存在的缺陷，有針對性地建立了一套全新的極移短期預報框架，使它能夠與多種預報方法相結合來提高EOP預報精度，極移短期（10天內）預報精度位于國際前列。
地球是一個非常復雜的動力學系統，包括固體內核、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生多種耦合作用，因此地球的自轉和在空間的指向狀態（用地球定向參數EOP來描述）一直在變化，而且是非常復雜且難以預測的。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，它們是連接地球參考系與天球參考系之間的轉換參數，因此對EOP的精確測定和預報不僅在天文與地球科學研究中有重要意義，而且對人造衛星和空間飛行器的精密定軌以及全球衛星導航系統等方面都有重要作用。但由于地球自轉的變化規律非常復雜，因此對EOP的高精度預報一直是一個巨大挑戰。
長期以來，國際上對EOP預報極其重視，并專門舉辦國際競賽以鼓勵相關科研人員提出新的方法來提高預報精度。在2006年至2008年期間，第一屆EOP預報競賽(EOP PCC)對不同EOP預報方法提供了全面的評估，并在改進大地測量數據處理，提供大氣、海洋和陸地水等角動量數據和實時服務方面取得了很大進展。在此基礎上，第二屆EOP預報競賽于2021年9月1日開始舉辦并將持續到2022年底，以重新評估各項EOP參數的預報能力[1]。目前共有28家機構33個團隊參與此次競賽，幾乎包括國際上所有從事EOP研究和應用的單位，例如國際地球自轉與參考架服務組織(IERS)、德國地學研究中心(GFZ)、美國噴氣推進實驗室(JPL)等。
中國科學院上海天文臺地球自轉變化研究團隊在地球自轉理論、地球內部物理與動力學、EOP數據分析與預報、多技術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下，在讀博士生胥燦燦深入研究了國際上已有各主流預報方法存在的缺陷，并有針對性地建立了一套全新的極移短期預報策略，它能夠與多種預報方法結合并提高預報精度。在2022年10月18日于希臘召開的IAG國際研討會——地球科學應用參考框架(REFAG 2022)上，競賽組織官方發布的中期報告（本次報告只提供了短期預報即1-10天內的預報結果）顯示[2]（如下圖），上海天文臺參賽團隊的極移短期（10天內）預報精度位于國際前列，特別是PMX在5-10天的預報精度在33支團隊中是冠軍。
團隊負責人黃乘利研究員展望道：“通過對預報模型與實測值的對比，可以幫助我們深入理解地球自轉變化的規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）預報精度對比；橫軸是預報天數，縱軸是預報精度（MAE為平均絕對誤差，單位是毫角秒）；右側圖例是各參賽團隊的編號，其中編號200是 IERS 提供的結果，其預報精度在國際上被視為參考標準；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于PMX預報精度在5-10天上的結果，在33支團隊中精度是最高的。
參考文獻：
[1] 第二屆EOP 預報競賽官方主頁：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
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