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本文之研究區設置 5 個絕對點監測站,以加密配置 32 個重力監測站來構成 相對重力網的方法,並考量配置各監測點的路線規劃,對研究區進行一年共四期 監測之時變重力分析;通過對監測數據的處理,以重力網平差程式 gravnet 平差 處理計算,設計本研究區最佳的平差處理模式,並針對新型海潮模式 SGOTL、

地球固體潮、大氣壓力改正等環境改正的分析,重力儀觀測數據的篩選處理等的 主要議題,分析對精度改善的表現,以及水文變化對時變重力變化的關聯性;以 下綜合列出本研究的重要結論及建議。

一、新型的 SGOTL 海潮模式,特別考慮與高程相依,並使用嚴謹的理論公 式及數值積分方法,以計算重力觀測值改正量,在本研究的相對重力值經過新型 的 SGOTL 海潮模式的海潮改正後能改善重力網平差精度,共四期的監測結果,

每期平差精度平均提升分別為 3%、1.78%、1.4%及 6.2%;建議在山區或高程變 化大的地區需特別考量運用高程相依的海潮改正模式,以利提高精度需求。

二、在經過兩種(-0.30μgal/hPa 與-0.35μgal/hPa)的大氣導納係數比對後,以 -0.35μgal/hPa 的係數來進行氣壓改正後與理論係數-0.30μgal/hPa 的比對,發現第 二期監測時期的平差精度平均可提升 1 μgal;評估考量第二期的施測環境可能受 到杜蘇芮(DOKSURI)颱風的外圍環流影響,導致大氣壓力改正公式的大氣導納 係數需作出更動,建議在每次的施測期間,可利用絕對重力儀 FG5 或超導重力 儀 SG 等儀器的監測重力值來推算適合該施測時期的大氣導納係數,使大氣壓力 改正模式更加精確,以獲得更佳的改正成果。

三、考量為取得穩定的重力儀監測數據,分析相對重力儀 CG-5 的觀測資料,

研究以有效的資料篩選處理方法,包括考慮儀器的施測時感測器的温度變化、儀 器的傾斜 X 及 Y 方向的變化考量,經過資料篩選處理後,共四期的監測結果,

每期平差後的重力網平差精度分別提升 11.1%、53.8%、10%和 20%的成果表現,

建議在監測站連續觀測超過 10 筆觀測資料時,需考量對資料進行篩選處理。

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四、在平差處理模式的設定方面,設計最佳的平差模式,模型通過以 5 個絕 對重力站重力值為約制值,並計算一階之儀器漂移率和計算一階率定函數之長波 長系數的設定方式,使本研究區之平差後的四期最佳標準差平均值為 7.75 μgal,

相較於其他平差模式的設定,四期標準差平均值能提升 1.25μgal ~2.5μgal。

五、應用於研究區之時變重力監測,在經過共四期的平差處理後的重力值,

以第一期為基準時期,通過第二、三、四期各自與第一期間( 、 及 )產 生的重力差值比較,顯示大屯山研究區以 4 月至 9 月期間 的平均重力變化量 為最大,表示大屯山研究區以 時期的重力變化量相較於 及 劇烈;

其中以經過七星山的路線 5R 的 平均重力變化量達 22.5μgal 為最大。經過 95%信心水平的顯著測試後 時期的顯著變動測站(11 個顯著測站)多於 時 期(6 個顯著測站)及 時期(9 個顯著測站),並且得知以陽明山擎天崗為中心之 西北方地區的變化趨勢與西南方或東北方地區出現不同的變化趨勢;綜合連續時 間觀測可得知以監測站 Y016、Y017 及 Y022 為顯著重力值變小的趨向;經過顯 著測試分析可知西北方地區路線 5R 出現顯著重力值變小的趨勢,以第二期與第 一期的平均重力差值( 約-11.6μgal,第三期與第一期的平均重力差值( ) 約-22.2 μgal,第四期與第一期的平均重力差值( )約-14.8μgal。

六,以大屯山研究區之擎天崗超導重力儀(SG)的重力監測值與絕對重力值進 行比較分析,發現除了擎天崗測站(YMSG)與 SG 監測的重力變化趨勢相同外,

小油坑測站(YAG3)的重力變化趨向皆與之相同;並且根據研究區地形圖(圖 6-13) 的雨量計之累積雨量,其中以研究區地形圖(圖 6-13)的西南方地區的 CR 雨量計 之累積雨量為最小(約 2100 mm),以東北方地區的雨量計(AR,BR 和 DR)之累積 雨量為最大(大於 3500 mm),顯示東北方地區之雨量大於西南方地區,可能受到 東北季風,迎風面和背風面雨量不同的影響。配合本研究區所用之水井及雨量計 資料,觀測 4 月至 7 月份所得各水井水位變化(最大下降量為 1.17 m)及單月累積 雨量(最大減小量為 279 mm)皆出現變小的趨勢,與鄰近監測路線 5R 之重力差值 ( 為負值的趨向相同;另外,根據水井資料顯示 TW11 和 TW26 水位變化符

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合重力變化以 時期為最大變化量的趨勢,並且水位變化趨勢皆顯示在 時期為負值,即第一期的水井水位高於第四期的水位,與路線(4R 及 5R)重力差 值 的變化趨勢相同。

七、未來研究的方向:

中央研究院地球科學所主題計劃於今 2013 年新一期大屯山研究區進行新增 監測路線,主要以擎天崗(YMSG)至小油坑(YAG3)的擴展路線,新增路線為擎天 崗(YMSG)至大屯山助航站(T),以加密橫跨七星山和大屯山助航站地區的測站,

藉以完整各時期大屯山區的重力變動特性。後續可注視本研究區西北方地區的監 測站 Y016、Y017 及 Y022 為顯著重力值變小的趨向及發展。

以大屯山研究區之擎天崗衛星追蹤站內的超導重力儀(SG),最小可觀測逹 1nanogal 的精度,可精準量測出該地區的微量重力變化,如潮汐的變化,利用超 導重力儀(SG)所監測出的重力值來推算適合各時期變化的大氣導納係數,以提高 大氣壓力改正模式的精確度。

在大屯山各重力監測站配合以 GPS 或水準測量來監測各重力監測路線的高 程變化,以用於分析水井水位變化及累積雨量變化所導致高程的變動及重力變動 的關聯性。另外,在不同監測時期的重力差值變化,可能受到東北季風的不相同 雨量分佈(考量迎風面及背風面的影響)及地下水資源的影響,後續可探討結合水 文改正模式,加以確定大屯山研究地區的重力變化趨勢及後續運用經驗正交方程 ( Empirical Orthogonal Function, EOF)來把資料中最大變異的成份顯示出來,變化 較小的資料而不作考慮,來進行分析資料的訊號變化。

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