利用海底磁场观测数据估算海浪运动方向

本文提出一种利用海底磁场观测数据获得海浪运动方向信息的方法。首先,基于电磁感应原理,推导出海底地形水平条件下三维海浪感应磁场表达式,据此可以计算海浪感应磁场,并可以得到海浪感应磁场方向。理论分析表明,海浪感应磁场的方向与海浪运动方向一致,这为利用海浪感应磁场估计海浪运动方向提供了方法理论基础。本文从南黄海海底观测磁场数据中提取了海浪感应磁场,然后采用时频方向谱方法(Spectral-Directionalogram,简称SD)估算出海浪运动方向谱,即海浪运动方向,并与第三代海浪模式WAVEWATCHⅢ的海浪运动方向进行对比。在平潮期内两者吻合较好,误差在10°以内,但在涨落潮时,基于海底磁场数据估计的海浪运动方向谱精度较低。

浅水区海浪电磁噪声对大地电磁阻抗估计的影响

在浅水区海洋大地电磁(MT)勘探中,海浪运动频带范围内(约0.05~0.8 Hz)阻抗估计结果欠佳,这一直是困扰地球物理工作者的难题.本文基于三层海洋地电模型推导了二维和三维海浪运动感应电磁场(简称海浪感应电磁场)表达式,分析了海浪感应电磁场的平面波传播特性.借鉴MT场趋肤深度和阻抗的概念,推导出海浪感应电磁场的趋肤深度和阻抗表达式,分析了浅水区海浪感应电磁场和MT场趋肤深度和阻抗的差异.在海底介质中,海浪感应电磁场的衰减速度要比MT场衰减速度大约快2个量级,因而它无法用于探测海底深部电性结构.海浪感应电磁场阻抗幅值比MT阻抗幅值小2~3个量级.海浪感应电噪声强度约为大地电场强度的10%,而海浪感应磁噪声比地球变化磁场大1~2个量级,故海浪感应电噪声对大地电场的影响较小,但海浪感应磁噪声对地球变化磁场的影响较大.海浪感应电磁阻抗相位在-90°(TE模式)和90°(TM模式)附近,偏差小于0.06°,而均匀半空间介质MT阻抗相位为-45°(TE模式)和135°(TM模式).通过引入"复合阻抗"概念,探讨了海浪感应电磁场对海洋MT阻抗估计结果的影响.

电导率连续变化二维海洋大地电磁场自适应有限元正演研究

岩矿石在形成过程中受湿度、含水率、温度、压力等多种外界因素的影响,这些因素会导致岩矿石的电导率连续变化,于是电导率连续变化地电模型可能更符合实际地质情况。对电导率连续变化二维介质大地电磁场分布规律,进行了有限元正演数值模拟研究。基于自适应有限元模拟技术和非结构网格剖分技术,使得新的算法可以真实地模拟电导率连续变化的复杂二维地电模型,并能够提供高精度的数值解。算例表明,海底近地表垂向电导率发生变化能够对高频大地电磁场响应产生较大影响。