利用低轨道卫星地磁观测反演电离层电流概述

随着现代卫星技术的发展,携带高精度磁力计的低轨道卫星成为地磁场观测的重要手段,可以提供全球持续的磁场观测,而不受地面和低空天气条件的影响.空间电流,特别是电离层电流,是引起地表和低轨道卫星高度处磁场扰动的主要来源.本文简要介绍了低轨磁测卫星的发展历史和在轨定标流程与方法,回顾了电离层电流的起源、研究历史及产生机制,并详细介绍了利用卫星磁测数据反演电离层不同电流的方法.基于地基和卫星磁测对同一电流的分析结果并不总是一致的,有时会出现明显的差异.造成这些差异的原因可能与采用不同的数据源(比如地基与卫星、卫星与卫星之间)及反演算法中的假设有关.基于有限的观测,在反演中通常要对电流的几何形状和所在位置进行一定的假设,而这些假设可能并不完全满足实际电流的分布.因此,将地基台站和卫星磁测结合起来,通过对比和交叉验证,是检验和改进电离层电流反演算法中假设的合理性的一种有效手段.利用融合后的磁场观测数据,建立更准确的电离层电流反演算法,全面分析电流的形态学和气候学特征,建立以地球磁场信号为媒介的空间天气监测理论与方法,将有助于提升人们对电离层发电机理论、磁层状态以及电离层与磁层之间能量耦合途径等科学问题的理解.

基于后向递推与扩展指数的球谐域高斯滤波系数高精度计算方法

针对滤波半径较大、参考球面半径较小、球谐阶数较高时,传统高斯滤波球谐系数计算存在不稳定性的问题,将扩展指数法应用于高斯滤波球谐系数的后向递推计算。数值计算和实际应用均表明,该方法基本可实现在任何半径大小球面上、任意滤波半径的超高阶高斯滤波高精度计算。

均匀磁化直立长方体磁力三阶梯度张量无解析奇点正演计算公式研究

均匀磁化直立长方体是磁力异常正演模拟与三维反演的最基本、最常用的一种场源模型,推导其正演计算解析公式具有重要的理论意义和实用价值。磁力三阶梯度张量是最近提出的一个新概念,可能是未来卫星与航空等磁测研究的一个重要发展方向。此外,多种磁力异常转换参量也涉及磁力三阶梯度张量的部分元素。因此,在前人研究基础上推导了均匀磁化直立长方体的磁力三阶梯度张量无解析奇点正演计算公式。首先验证了该公式的正确性,然后将其应用于总磁场强度异常一阶垂向导数的解析信号、磁力二阶梯度张量不变量的一阶导数、正则化磁源强度的一阶导数的计算。这些高精度、高效率的正演计算解析公式可为将来磁力三阶梯度张量勘探方法研究及基于磁力异常转换参量的解释方法研究奠定重要基础。