近日，我院测绘学科由晓文博士在国际权威地学期刊Journal of Geophysical Research: Solid Earth上发表了题为“Anelasticity of the mantle beneath Taiwan revealed by GPS tidal displacements”的研究成果，首次利用GNSS实测海潮负荷位移数据同时约束台湾区域软流圈瞬态粘度和软流圈下伏地幔滞弹性参数，为进一步研究软流圈流变行为及地幔滞弹性机制、地幔物质组成和温度结构乃至地幔动力学与演化提供了新的途径。该研究是课题组继2013年JGR: Solid Earth发表关于利用GNSS技术首次测定亚毫米量级潮汐位移参数的成果后又一重要突破。我院袁林果教授为通讯作者，合作者为台湾“中研院”地球科学研究所赵丰教授。

目前，研究地球内部结构通常依赖地震学方法，但地震波数据的高频特性使其无法应用于长周期频段的地幔滞弹性研究。利用GNSS实测的高精度潮汐位移数据，有望在周日频段弥补地震学方法的不足，为周日频段的地球滞弹性提供实测约束。传统观念认为，海潮负荷位移主要对上地幔结构敏感，仅可用于研究上地幔滞弹性。作者在台湾区域的研究表明，M2潮波GNSS实测海潮负荷位移数据不仅可用于约束软流圈滞弹性，其垂直分量数据也可用于约束下地幔的滞弹性结构，突破了以往海潮负荷位移观测数据仅用于研究上地幔结构的局限。

图1. M2潮波GNSS观测值与海潮负荷位移建模值之间的残差

作者在基于一维地球模型的潮汐形变方程中纳入标准线性固体流变以表征能量耗散，结合常用滞弹性频散量化方法，在海潮负荷位移正演中考虑地幔滞弹性效应。通过对比M2潮波GNSS 海潮负荷位移观测值，在扣除固体潮误差后，评估台湾区域最优的全球海潮模型；在考虑区域性地壳和地幔结构后，识别出地幔滞弹性信号。首次从水平分量GNSS 海潮负荷位移数据中分辨出软流圈耗散效应信号，利用该信号将台湾区域软流圈瞬态粘度约束至约1×10¹⁶ Pa·s，将软流圈滞弹性指数α约束于0.006~0.010范围内。其次，从垂直分量GNSS 海潮负荷位移数据中分辨出来自地幔不同深度范围内的滞弹性频散信号：已知的软流圈低Q带仅能解释台湾西部区域的部分潮汐位移残差；北部和东部区域的空间一致性残差则反映出台湾岛及其周围区域的中下层地幔（约500~1700 km深）存在低Q值异常。首次利用该信号将软流圈下伏地幔（约220~2891 km深）的频散指数α约束于0.13~0.28范围内（参考频率5×10⁻³ Hz）。

图2. 在中下层地幔中采用不同Q₀值及密度异常值建模海潮负荷位移获得的M2潮波垂直分量均方根误差

该项研究成果得到国家自然科学基金（42574019, 42074021）的资助。

论文详细信息：

You, X., Yuan, L., & Chao, B. F. (2026). Anelasticity of the mantle beneath Taiwan revealed by GPS tidal displacements. Journal of Geophysical Research: Solid Earth, 131, e2026JB034227. https://doi.org/10.1029/2026JB034227

一审一校：袁林果

二审二校：曹云刚

三审三校：赵晓彦