基于中国地磁台网数据的太阳静日期间地磁场Z分量日变化幅度分析

本文应用中国地磁台网完成数字化改造后自2008年以来的地磁场观测数据,分析了过去12年(2008—2019年)中国地区地磁场Z分量的日变化幅度特征.重点研究了地磁场Z分量在太阳活动高低年的月变化、季节变化情况以及对其在云南地区和中国东南部地区同纬度台站之间进行了对比分析.研究表明,Z分量日变化幅度在同一月份或季节随太阳活动的变化主要来自电离层电导率的影响;但在太阳活动高年,电离层中性风的作用可能会使分点月的Z分量日变化幅度大于或等于夏至月;由于云南地区地下电性结构的复杂性,地下电导率可能在分点月和夏至月对云南地区的Z分量日变化幅度起到了放大作用,使其增加了约12%~41%.研究结果为地磁场日变化及地磁异常提取的背景信息选择提供了新的参考.

太阳静日变化的特征分析

根据北京明陵地磁台2010年观测数据,采用磁静日数据,选用其特征值——日变幅度和相位,对太阳静日变化特征进行了初步分析,并用调和分析方法将其分解为3个周期的谐波分量。对地磁数据的分析处理具有一定的参考价值。

太阳静日电流焦点变化与地震活动带的关系

1研究背景太阳静日(Solar quiet,Sq)电流系统位于电离层约100 km高度的E层中,是大气潮汐与地球磁场耦合的所产生的一种电流系统,在北半球为逆时针涡旋电流。Sq电流是造成地面磁场产生日变化的主要原因。Duma和Ruzhin(2003)的研究结果表明,Sq电流变化和地震活动变化之间存在强烈的相互作用。这也适用于区域长期的地震变化和长期活动。Liu等(2020)发现,2011年日本东北大地震(MW 9.0)与Sq电流正异常相关。

乌鲁木齐地区地磁场静日变化特征分析

太阳静日变化Sq是地球变化磁场的重要组成部分,及时了解Sq的变化特征,有助于人们认识中低纬度地区磁场静日的周期性变化。因为Sq具有地方时依赖的特性,本文中基于乌鲁木齐台地磁场X、Y和Z分量分均值数据,结合克利时序叠加法和傅里叶谐波分析法分离基于地方时坐标的Sq,重点分析了2007~2021年乌鲁木齐地区Sq及其强度的季节变化和长期变化。结果表明:Sq(X)、Sq(Y)及Sq(Z)均存在明显的地方时变化、季节变化和太阳活动变化;各分量Sq强度随夏、春秋、冬三季均呈现出依次减弱的季节变化特征,但不同分量的逐月变化过程略有不同;从Sq的变化强度来看,最强的是Sq(Y),Sq(X)次之,Sq(Z)则表现的最弱;Sq强度与F_(107)指数呈现出显著的正相关关系,反映出了太阳活动与Sq之间的密切关联。

外源S_q等效电流体系电流涡中心电流强度与太阳活动关系

本文选取了INTERMAGNET地磁台网2001年到2012年的地磁数据,对其进行世界时(UT)到地方时(LT)的转换后利用自然正交分量法(NOC)从所选资料中提取出太阳静日变化Sq成分,再通过球谐分析方法建立模型分离内、外源Sq成分,逐日反演出内、外源Sq等效电流体系,并得到外源Sq等效电流体系南北电流涡中心电流强度.本文将外源Sq等效电流体系南北电流涡中心电流强度与同一时期的Dst指数进行了对比分析,研究表明它们之间具有同步变化的规律,且北半球电流涡中心电流强度在磁暴发生时的异常现象远高于南半球.对F10.7cm太阳射电流量与外源Sq等效电流体系南、北半球电流涡中心电流强度的长短周期分析发现,Sq等效电流表现出明显的11年周期特点,与太阳活动周期一致.外源南、北半球电流涡中心电流强度和F10.7cm年均值的相关系数分别达到了0.93和0.90,说明太阳活动是导致外源Sq电流体系变化的最直接也最主要的因素,这可能与电离层电导率受控于太阳的电磁辐射相关.

磁扰日日变改正的最小二乘谐波建模实现方法

采用最小二乘法代替傅里叶系数计算公式来确定谐波系数,使用若干个磁静日的谐波系数均值作为磁扰日的谐波系数,再取一定截断阶数的傅里叶级数作为太阳静日变化模型。以此进行地磁观测数据中太阳静日变化和磁扰的分离。然后对日变站太阳静日变化进行地方时差校正得到测点处的太阳静日变化,将其与地磁扰动一起用于测点的日变改正。通过台站数据的计算结果分析了模型的截断阶数、日变站与测点间的经度差等因素对日变改正精度的影响,并对比了此方法与扰日法的改正效果。结果说明了此方法的合理性与可行性。

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.

地磁同步差值中源自S_Q地方时变化的噪声研究

提出一种构造磁效应中源自SQ地方时变化的新的背景噪声概念,并给出其理论计算方法.对其量级以及在地磁同步差值总体噪声中的贡献进行了实例分析.结果表明,该噪声在差值偶经度差<40°的范围内随间距线性增大,其变化率在40°N上约为0.4NT/(°).基于一对经度差为0.357°差值偶的实例分析表明,在地磁静日该噪声约占差值总体噪声的1/5.

昆仑山8.1级地震前地磁比值R_q的变化研究

Rq为本作者在研究震磁关系时提出的一个新地磁物理量,意为磁静日Z分量白天最低值与地方时夜间零点值的比值。在研究我国10个基本台站的资料之后,发现Rq的年变化曲线具有明显的时间变化规律:年相对形态基本不随时间和地理位置而变化,但其零频成份明显随所处纬度的升高而升高;在时间域,则较明显存在约11年太阳周期变化成份。利用Rq的这些规律性研究2001年11月14日在昆仑山发生的8.1级地震的地磁前兆,发现在地震前可能存在有地磁前兆。