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地球表面的流体物质运动和迁移造成了质量的重新分布，会引起地球重力场以及地球表面位移的变化。因此，地球表面质量迁移主要反映了气候变化以及地球系统变化相互作用的结果。尽管新一代重力卫星能够监测大尺度质量迁移与重新分布，但是分辨率低且存在多种不确定性。而地面密集的连续的GPS观测可监测地球表面位移及其质量变化响应。为此，本文利用连续GPS台站位移时间序列对区域质量迁移分布进行反演，研究了气候变化响应，包括美国西南干旱，密西西比河流域的蒸散量变化以及Alaska地区的冰川质量融化，并进一步对其进行了相关解释。本文主要研究结果如下: 1)利用区域连续GPS台站垂直位移时间序列，基于正则化约束反演了美国西南区域水储量的变化，发现了GPS反演的水储量变化可以很好地反映西南区域水储量的周年和季节性变化。同时结合水文模型数据和干旱指数发现了GPS垂直位移可以很好地反映干旱引起水储量以及地下水减小。因此，GPS可以作为独立的空间观测手段对GRACE进行补充。 2)利用密西西比河流域连续GPS台站的垂直位移时间序列反演整个流域的水储量变化，结合水平衡方程和模型资料得到密西西比河流域的蒸散量变化，其周年振幅为48mm，小于GRACE反演结果，大于MODIS的蒸散量结果，与其它水文模型结果的平均相关性高达0.85。另外，密西西比河流域蒸散量的变化主要受温度的控制。 3)利用GPS，ICESat和GRACE观测分别获得了Alaska地区的垂直位移，冰川厚度以及等效水储量的长期变化趋势，联合三种观测技术得到了Alaska地区冰川的平均密度为750kg/m3，根据密度与深度变化关系估计了Alaska地区冰川的最优平均密度模型。 4)利用GPS，ICESat和GRACE观测分离了冰川质量变化信号以及Alaska地区的GIA垂直位移信号，估计得到Alaska地区的冰川质量融化速率为-57.5±6.5Gt/yr，GIA效应相当于14.5Gt/yr的质量变化;并进一步利用Alaska地区的LIA时期的冰盖模型和地球结构模型对GIA效应进行模拟，发现了在厚度为60km的岩石圈以及厚度110km，粘滞度为2.0×1019Pa s的软流圈的地球模型可以对观测的GIA垂直位移速率进行最佳拟合，从而反演得到了Alaska地区的最优的地球内部结构模型。