重力异常一词在大地测量学和地球物理学中有许多不同的含义,而且有不同的实际实现方式(参见Hackney&Featherstone,2003)。 在这里,我们将局限于经典的自由空气重力异常,根据Molodensky的理论的重力异常以及减去地形的重力异常。
重力异常Δgcl(下标“ cl”代表“经典”)是向下延拓到大地水准面的重力|∇W c| 的大小减去椭球体上相同的椭球经度λ和纬度φ的法向重力∇U| 。
该定义的起源是(历史的)大地测量实践,其中重力测量的高度仅相对于通过水准测量的大地水准面已知而不是椭球体。 大地水准面高度N是未知的,应仅由这些测量值确定。这个问题的经典表述是斯托克斯的积分。 为此,必须以某种方式将测得的重力减小到大地水准面上,而这样做的确切方法是引力位的谐波向下连续。 这就是定义经典重力异常的原因。 在实践中,所谓的“自由空气减少”已经或被用来近似地获得。 因此,经典重力异常仅取决于经度和纬度,而与空间无关。
根据Molodensky的理论,广义重力异常Δg是在给定点(h,λ,φ)处的重力大小减去在相同椭球经度λ和纬度φ处但在椭球体高度h−ζg处的法向重力, 其中ζg是定义中的广义高度异常。
这里假设高度h是在地球表面或外部,即h≥ht,因此根据这个定义,重力异常是物质外部空间的函数。此定义的优点是测得的重力|∇W| 无需向下延续或进行任何缩减就可以使用地球表面的。
如果当今的大地测量学家谈论重力异常,他们通常会想到h = ht的定义,即在地球表面。
为了许多目的,需要重力势能,它是实际重力与参考势力的重力之差,并且不包含大地水准面上方的地形质量的影响。 在这方面通常使用众所周知的“布格异常”或“精制布格异常”。但是,它们是由减去公式定义的,而不是作为电位的函数定义的。
因此,让我们定义地形Vt的重力势,即由位于大地水准面上方的所有质量感应的势。我们现在可以定义一个减少地形的重力扰动δgtr和重力异常Δgtr,它不包含地形的重力效应。
这里的另一个困难是,地形减小的电势W -Vt具有改变的大地水准面,现在应就此对其进行测量。 因此,应定义和使用新的法向电势Utr,并且高度异常ζ应指地形降低的电势。 显然,对地形减小的重力异常的不同定义是可能的。 因此,在这种情况下,重要的是要知道事物的定义方式和目的。
实际的困难在于,电位Vt(或其功能)无法直接测量,而只能通过使用整个地球的数字地形模型以及关于质量密度分布的假设进行近似计算。
这种异常的近似实现主要用于地球物理学和地质学,因为它们表现出地下不同岩石密度的影响。 如果地球物理学家或地质学家谈论重力异常,他们通常会想到这种异常

