Investigation of the interrelationship between changes and redistribution of angular momentum of the earth, the antarctic tectonic plate, the atmosphere, and the ocean

Abstract

Мета. Метою цієї роботи є опрацювання результатів довготривалих ГНСС-спостережень на перманентних станціях, розташованих на території Антарктичної тектонічної плити; визначення зміни її ротаційних параметрів та моменту імпульсу, обчислення зміни моменту імпульсу Землі , океанічних та атмосферних мас і встановлення взаємозв’язку між цими параметрами. Методика. У роботі представлено удосконалений алгоритм визначення параметрів полюсу Ейлера і кутової швидкості обертання тектонічної плити з урахуванням безперервності та нерівномірності часових серій щоденних розв’язків просторового розташування перманентних ГНСС-станцій. Результати. За результатами щоденних розв’язків 28 перманентних ГНСС-станцій Антарктиди за період (1996–2014 рр.) визначено положення середнього полюсу Ейлера, кутової швидкості обертання плити та їхні щорічні зміни. Визначено щорічні параметри тензора інерції та моменту імпульсу Антарктичної тектонічної плити. Обчислено за даними служби обертання Землі та геофізичних спостережень щорічні зміни моменту імпульсу Землі та тензори моменту інерції та величини моменту імпульсу океанічних та атмосферних мас за період (1996–2014 р.). Наукова новизна. Встановлено, що практично протягом усього періоду спостережень збільшенню моменту імпульсу Антарктичної тектонічної плити відповідає зменшення моменту імпульсу Землі та атмосфери, що свідчить про збереження моменту імпульсу. Збільшенню моменту імпульсу Антарктичної тектонічної плити відповідає збільшення моменту імпульсу океану. Пояснення цього взаємозв’язку вимагає додаткових досліджень.Purpose. The purpose of this work is elaboration of the results of long-term GNSS-observations at permanent stations located on the Antarctic tectonic plate; the determination of the change in its rotational parameters and angular momentum, the calculation of the angular momentum of the Earth, the oceanic and atmospheric masses, and the establishment of the interrelationship between these parameters. Methods. The work represents an improved algorithm for determining the parameters of the Euler pole and the angular velocity of the tectonic plate, taking into account the continuity and unevenness of time series of daily solutions of the spatial location of permanent GNSS-stations. Results. According to the results of daily solutions of 28 permanent GNSS-stations in Antarctica for the period (1996–2014), the average position of Euler pole, the angular velocity of the plate, and their annual changes are determined. The annual parameters of the tensor of inertia and angular momentum of the Antarctic tectonic plate are determined. Using the data of the Earth’s rotation service and geophysical observations, the annual changes in the angular momentum of the Earth, the tensors of moment of inertia, and angular momentum of oceanic and atmospheric masses for the period (1996–2014) have been calculated. Scientific novelty. It is established that during the whole observation period the increase of the angular momentum of the Antarctic tectonic plate corresponds to the decrease of the angular momentum of the Earth and the atmosphere. This indicates the conservation of angular momentum. The increases of the angular momentum of Antarctic tectonic plate corresponds to the increases of the angular momentum of the ocean. Explanation of this interrelationship requires additional research.Цель. Целью данной работы является обработка результатов длительных ГНСС-наблюдений на перманентных станциях, расположенных на территории Антарктической тектонической плиты; определения изменения ее ротационных параметров и момента импульса, вычисления изменения момента импульса Земли, океанических и атмосферных масс и установление взаимосвязи между этими параметрами. Методика. В работе представлены усовершенствованный алгоритм определения параметров полюса Эйлера и угловой скорости вращения тектонической плиты с учетом непрерывности и неравномерности временных серий ежедневных решений пространственного расположения перманентных ГНСС-станций. Результаты. По результатам ежедневных решений 28 перманентных ГНСС-станций Антарктиды за период (1996–2014 гг.), определено положение среднего полюса Эйлера и угловой скорости вращения плиты и их ежегодные изменения. Определены ежегодные параметры тензора инерции и момента импульса Антарктической тектонической плиты. Вычислено по данным службы вращения Земли и геофизических наблюдений ежегодные изменения момента импульса Земли и тензоры момента инерции и величины момента импульса океанических и атмосферных масс за период (1996–2014 гг.). Научная новизна. Установлено, что практически в течение всего периода наблюдений увеличению момента импульса Антарктической тектонической плиты соответствует уменьшение момента импульса Земли и атмосферы, это свидетельствует о сохранении момента импульса. Увеличению момента импульса Антарктической тектонической плиты соответствует увеличение момента импульса океана. Объяснение этого взаимосвязи требует дополнительных исследований.