极地是全球气候的冷源,两极地区大气、冰川等的变化都会引起全球气候的显著变化。因此,极地研究对于理解和监测全球气候环境变化具有重要意义。北极作为地球三极之一,拥有仅次于南极冰盖的格陵兰冰盖,其冰量约占全球总冰量的10%左右,假如全部融化将使全球海平面上升约6.5m。因此,深入研究格陵兰冰盖的地球物理机制对于预估未来格陵兰冰盖物质平衡以及相应的海平面变化具有重要的实际意义。GNSS作为一种有效的技术手段,为监测格陵兰岛冰雪质量变化提供持续的观测数据,不仅能够得到包含冰川均衡调整在内的整个格陵兰岛的垂向速度场,也有助于探测和分析格陵兰岛冰雪损失速率的突然变化。近年来,随着POLENET计划的实施以及北极地区IGS站的不断扩充,北极地区尤其是格陵兰岛GNSS观测站的数量和分布有了较大的改善,并已累积了十多年的数据。另一方面,GRACE卫星自2002年3月发射以来,已经提供了 15年左右的数据,也为利用GRACE数据监测冰雪质量变化提供了数据基础。本文旨在联合GNSS、环境负荷位移、GRACE等数据研究北极地区GNSS跟踪站垂向形变与冰雪质量变化,主要工作如下:(1)利用GAMIT/GLOBK10.5软件解算了格陵兰冰盖边缘及黄河站周边区域55个GNSS跟踪站2007-2017年的观测数据,并联合SOPAC提供的全球解(h文件)进行平差,得到各测站坐标时间序列,采用三倍四分位距法则剔除了异常值,并利用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)方法对坐标时间序列进行滤波,削弱共模误差的影响,基于白噪声+闪烁噪声+随机漫步噪声模型利用最大似然估计方法估计了各测站的运动速度;(2)使用JPL提供RL05版本全球重力异常月均格网数据(Monthly Mass Grids-Global mascons)计算GNSS跟踪站对质量变化的响应;对于给定的格网化表面环境负荷变化,使用基于地球初步参考模型(PREM)的弹性负荷格林函数来估计对于这些质量变化的位移响应;(3)使用北极地区GNSS跟踪站的观测数据,建立适用于该地区GNSS测站坐标时间序列的噪声模型,基于此模型分析测站水平和垂向形变。深入研究了北极黄河GNSS跟踪站的稳定性,结果表明:黄河GNSS站的标石虽然埋设在冻土之上,但冻土对站点稳定性的影响非常有限,黄河GNSS站与邻近的NYAL站相比,两者的水平和垂直运动趋势完全一致,仅在垂直方向上有2.15mm/yr的差异;(4)利用上述估计出的垂向位移速率,分析了格陵兰冰盖边缘GNSS跟踪站垂向形变特征。结果表明:GNET(Greenland Network)所有测站皆呈现向上抬升的趋势,其中格陵兰东部、东南部以及西南部区域抬升较为剧烈,部分测站在2010年和2012年夏季抬升速度出现异常,这些异常主要与气温、次表层水温变化以及由森林大火引起的黑碳浓度增加密切相关;(5)分析了 GPS时间序列与环境负荷的一致性,利用环境负荷位移对GPS周期变化进行改正,并结合GRACE数据对其改正效果进行了验证,结果发现环境负荷能够解释GPS时间序列的一部分周期性特征。最后对GPS观测到的速度进行了 GIA改正,获得了与GRACE相关性较高的结果,并分区域分析了现今冰雪质量变化对GNET测站的影响,发现与当前冰川质量变化的模式吻合。