印度板块和欧亚板块的持续碰撞和向北推挤所形成的青藏高原，至今仍是世界上构造活动最为活跃的地区之一。中国大陆超过三分之二的7级以上强震都发生于此，青藏高原岩石圈三维构造变形及其地球动力学演化机制一直是地球科学领域研究的重要前沿课题，对我国地震灾害的预测和评估具有重大的现实意义。随着近几十年来GNSS技术的快速发展和观测数据的不断累积，可靠的三维地壳运动信息极大地推动青藏高原及其周缘的构造变形研究。

目前基于GNSS数据获得的地壳水平运动速度场已经能够很好的展示区域构造的差异性运动特征，但受限于GNSS连续站点位稀疏等原因影响，精细的地壳垂向构造运动特征还存在着较大的不确定性。针对这一问题，中国地震局地震预测研究所赵倩研究员与其合作者开展了深入研究，利用中国陆态网络工程Ⅰ期和Ⅱ期的113个GPS连续站和969个GPS流动站观测数据（图1），采用区域最优地表质量负荷模型（SML）,获取了青藏高原及其周缘高精度高空间分辨率的垂向速度场。

图1.GPS连续站和流动站位置

研究发现，不同机构提供的SML产品在不同区域对GPS时间序列的修正效果不尽相同，我们根据地质地貌和构造活动板块差异，分区域构建最优地表负荷模型，再利用区域最优地表负荷模型来修正数千个GNSS流动站时间序列中所包含的非构造信号影响，重构时间序列中的构造形变信号。结果表明，采用区域最优SML对数千个GPS流动站时间序列进行修正后，超过75%的测站的RMS减小（图2），且大部分GNSS流动站的垂向速度场都能与其周围的连续站保持一致，表明了利用最优SML来修正非构造信号的可行性和可靠性。

图2.SML修正后的GPS垂向时间序列的RMS减小量

基于GNSS数据提取的青藏高原及周缘地区垂向构造形变场（图3），精确地刻画了了青藏高原地区地壳垂向形变的运动学特征，同时也为区域构造运动的地球动力学机制研究提供了更全面的约束。此外，申请人还结合高精度高空间分辨率的GNSS垂向速度场，初步分析了青藏高原及其周缘地区垂向构造变形的动力学来源（地幔动态地形、均衡调整和挠曲负荷），结果表明不同构造单元的垂向构造运动存在迥异的动力学驱动源。

图3.ITRF2014框架下的GPS垂向速度场

上述研究成果发表在地学领域Nature Index著名学术期刊《Earth and Planetary Science Letters》（EPSL，中科院1区Top，IF：5.785）。论文第一兼通讯作者为赵倩研究员，合作作者包括卢森堡大学陈强博士后、美国犹他大学Tonie van Dam教授、地震预测研究所佘雅文副研究员和吴伟伟助理研究员。论文第一署名单位为中国地震局地震预测研究所地震预测重点实验室（Key Laboratory of Earthquake Prediction, Institute of Earthquake Forecasting, CEA）。该研究受到了国家自然科学基金项目（41974012）的资助。

论文信息：Qian Zhao*, Qiang Chen, Tonie van Dam, Yawen She, Weiwei Wu, 2023. The vertical velocity field of the Tibetan Plateau and its surrounding areas derived from GPS and surface mass loading models. Earth and Planetary Science Letters 609, 118107, https://doi.org/10.1016/j.epsl.2023.118107.