正则化对地球主磁场建模的影响

地球主磁场是在液态外核中通过发电机作用产生的.通过地磁卫星和地磁台站的观测数据约束,能够构建地球主磁场随时空变化的磁场模型.由于观测数据的时间和空间分辨率有限以及模型参数化的不完备,地磁场建模的反演问题存在多解性.因此,需要在建模过程中加入基于先验信息的正则化约束来缓解反演的非唯一性问题.对于主磁场而言,建模反演的非唯一性主要体现在主磁场随时间的变化上.研究正则化对主磁场建模的影响,可以帮助我们构建更加真实可靠的主磁场模型,特别是如何通过正则化对主磁场长期变化中的虚假时间变化进行压制.本研究基于CHAOS建模理论的框架,构建了一系列不同正则化参数约束的地球主磁场模型,探究正则化对于主磁场建模结果的影响.本文研究结果表明,在完全基于卫星数据的主磁场建模中,加入主磁场正则化约束是必要的.比较主磁场对时间三阶导数的正则化强度不同的模型结果表明,适当强度的三阶导数正则化可以有效压制由于模型对观测数据的过拟合产生的虚假信号,但过强则会降低小尺度长期变化的时间分辨率.