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

    地球是一個(gè)非常復(fù)雜的動(dòng)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(shí)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(gè)分量PMX、PMY）、日長變化或世界時(shí)和歲差章動(dòng)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(duì)EOP的精確測定和預(yù)報(bào)不僅在天文與地球科學(xué)研究中有重要意義，而且對(duì)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(duì)EOP的高精度預(yù)報(bào)一直是一個(gè)巨大挑戰(zhàn)。

    長期以來，國際上對(duì)EOP預(yù)報(bào)極其重視，并專門舉辦國際競賽以鼓勵(lì)相關(guān)科研人員提出新的方法來提高預(yù)報(bào)精度。在2006年至2008年期間，第一屆EOP預(yù)報(bào)競賽(EOP PCC)對(duì)不同EOP預(yù)報(bào)方法提供了全面的評(píng)估，并在改進(jìn)大地測量數(shù)據(jù)處理，提供大氣、海洋和陸地水等角動(dòng)量數(shù)據(jù)和實(shí)時(shí)服務(wù)方面取得了很大進(jìn)展。在此基礎(chǔ)上，第二屆EOP預(yù)報(bào)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(píng)估各項(xiàng)EOP參數(shù)的預(yù)報(bào)能力[1]。目前共有28家機(jī)構(gòu)33個(gè)團(tuán)隊(duì)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(jìn)實(shí)驗(yàn)室(JPL)等。

    中國科學(xué)院上海天文臺(tái)地球自轉(zhuǎn)變化研究團(tuán)隊(duì)在地球自轉(zhuǎn)理論、地球內(nèi)部物理與動(dòng)力學(xué)、EOP數(shù)據(jù)分析與預(yù)報(bào)、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(tuán)隊(duì)積極參與了此次競賽活動(dòng)，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(bào)方法存在的缺陷，并有針對(duì)性地建立了一套全新的極移短期預(yù)報(bào)策略，它能夠與多種預(yù)報(bào)方法結(jié)合并提高預(yù)報(bào)精度。在2022年10月18日于希臘召開的IAG國際研討會(huì)——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(bào)告（本次報(bào)告只提供了短期預(yù)報(bào)即1-10天內(nèi)的預(yù)報(bào)結(jié)果）顯示[2]（如下圖），上海天文臺(tái)參賽團(tuán)隊(duì)的極移短期（10天內(nèi)）預(yù)報(bào)精度位于國際前列，特別是PMX在5-10天的預(yù)報(bào)精度在33支團(tuán)隊(duì)中是冠軍。

    團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人黃乘利研究員展望道：“通過對(duì)預(yù)報(bào)模型與實(shí)測值的對(duì)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(jī)制。我們將進(jìn)一步從機(jī)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(tuán)隊(duì)的 EOP-PMX （上子圖）和 PMY （下子圖）預(yù)報(bào)精度對(duì)比；橫軸是預(yù)報(bào)天數(shù)，縱軸是預(yù)報(bào)精度（MAE為平均絕對(duì)誤差，單位是毫角秒）；右側(cè)圖例是各參賽團(tuán)隊(duì)的編號(hào)，其中編號(hào)200是 IERS 提供的結(jié)果，其預(yù)報(bào)精度在國際上被視為參考標(biāo)準(zhǔn)；上海天文臺(tái)團(tuán)隊(duì)編號(hào)是138，上子圖右下部位的紅圈突出展示了本隊(duì)關(guān)于PMX預(yù)報(bào)精度在5-10天上的結(jié)果，在33支團(tuán)隊(duì)中精度是最高的。

參考文獻(xiàn)：

[1] 第二屆EOP 預(yù)報(bào)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