Sq电流系午前午后不对称性现象的来源

太阳静日变化Sq是地球变化磁场的基本组成部分,Sq的特征反映电离层的电性质和高层大气的潮汐特性.研究Sq的变化特性,能够加深对电离层-热层耦合的认识.准确分离出Sq,为计算地磁指数(如Dst、Kp和AE等)以及空间天气的准确预报提供必要信息.本文利用地磁观测数据,重点分析了北半球Sq形态及其午前午后不对称现象、Sq日变幅的变化特征、不同纬度地区日变幅与太阳天顶角的相关性的差异.研究表明低纬电流系和高纬电流系是引起Sq形态变化的重要来源,也是各种不对称性的主要起因.

Sq电流体系的反演与地磁日变模型的建立

地磁场的标量位满足拉普拉斯方程.在球坐标系中,拉普拉斯方程的解可以写成球谐级数的形式.借助球谐分析的方法,地磁场可以被分为起源于地球内部的内源场和起源于地球外部的外源场.本文的内容主要包括:(1)阐述了利用球谐分析来反演Sq电流体系的方法.反演了1997年各月的Sq空间等效电流体系,并重点分析了南北半球Sq空间等效电流体系的位形和强度随季节的变化情况.(2)基于1997年的地磁观测数据建立各月静日期间中国地区地磁日变随纬度和AE指数变化的模型.将模型的计算结果与地磁台站的观测数据进行了对比分析.

Sq外源和内源电流体系的经度效应和UT变化

根据ＩＧＹ／ＩＧＣ期间全球地磁台网以及中国地磁台站的资料，计算出每－ＵＴ小时的Ｓｑ外源和内源电流体系．对Ｓｑ电流体系ＵＴ变化和经度效应的分析研究表明，Ｓｑ外源电流体系的空间图案没有显著的ＵＴ变化，电流涡焦点的地理纬度与磁赤道有密切关系，其变化范围，北半球为２５°－３５°Ｎ，南半球为３０°－４２．５°Ｓ．外源电流总强度的平均值为２２９ｋＡ（北半球）和１７３ｋＡ（南半球），其变化范围为±５０ｋＡ（北半球）和±４０ｋＡ（南半球）．Ｓｑ内源电流体系的图案和强度有显著的ＵＴ变化，电流体系焦点纬度有类似于外源电流系的变化．在大西洋、印度洋、北太平洋地区，内源电流体系的总强度明显小于大陆地区的内源电流强度，表明这些大洋地区上地幔电导率低于大陆地区．

Sq等效电流在太阳活动周中的分析研究

Sq电流体系的产生与太阳密切相关,太阳的活动情况会对Sq电流体系造成直接的影响.本文应用1996年至2006年(第23太阳周)INTERMAGNET地磁台网以及中国地震局地球物理研究所国家地磁台网中心的全球地磁场观测数据,通过球谐分析的方法建模,对11年期间每月Sq内外源等效电流体系进行分离,分析Sq内外源等效电流在太阳活动周中的变化情况.结果表明,Sq内外源等效电流强度与太阳黑子的变化具有较高的相关性和一致性,内外源等效电流强度在太阳活动高年期间明显大于其在太阳活动的上升年和下降年期间的强度;Sq内外源等效电流焦点的纬度变化与太阳活动没有显著的一致性;Sq内外源等效电流强度的季节效应在太阳活动的高年和低年具有显著的差别,太阳活动高年期间等效电流强度在分点季节最大,而在其他年份南北半球的等效电流强度都是在各自半球的夏季达到最大.

地磁低点位移与地磁场等效电流体系关系的初步研究

利用地磁内外源场分离的方法,反演得到了1997年11月8日玛尼地震和1998年1月10日张北地震前地下和空间等效电流体系的演化图象,并分析研究了地磁低点位移出现前后等效电流体系变化特征.结果表明,内、外场等效电流体系的变化与地震"低点位移"异常现象有着内在的联系,等效电流体系变化可能是地磁低点位移异常现象产生的原因之一.随着我国地磁台站的加密建设,势必可以得到更为精确的地磁场等效电流体系的演化特征,更有利于地震预测的研究.

汶川8.0级地震前地磁低点位移与内外源S_q等效电流体系关系的研究

本文利用球谐分析方法构建内外源Sq等效电流体系反演模型,对2008年汶川8.0级地震前的4月24日及5月9日两次地磁低点位移日前后共10日的内外源Sq等效电流体系进行逐日反演,并结合Dst磁暴指数分析研究地磁低点位移和电流体系之间的关系。研究发现:低点位移发生当日内外源等效电流体系南北半球电流涡中心强度都有减小的趋势,且内源场减小的幅度更大。低点位移发生日内源等效电流体系电流涡中心可能会发生纬向偏移现象。

地磁内、外源场分离及其强震前内、外源电流体系的演化特征

利用地磁内外源场分离方法,反演1997年11月8日玛尼地震前地下和空间等效电流体系的演化图像,分析了地磁低点位移出现前后等效电流体系变化特征。结果表明:内、外场等效电流体系的变化与地震"低点位移"异常现象有着内在的联系,等效电流体系变化可能是地磁低点位移异常现象产生的原因之一。

二维电离层发电机理论模式及其初步应用

在地理坐标系下推导出二维电离层发电机理论方程，采用逐线迭代法求解得到全球二维电离层发电机电流函数，进而得到电离层发电机电流和电场．模式中使用的电导率是根据外部经验模式给出的背景大气和电离层参数，采用理论公式计算得出；输入的中性风场和磁场分别由HWM93和IGRF2000模型给出，该电离层发电机理论模式很好地给出了全球Sq电流形态及电离层E层发电机电场的基本特征．利用该模式研究了外部模式风场以及地磁场随高度的变化对模拟结果的影响，发现在90～180km高度上，风场随高度变化对电流影响较大，而地磁场影响较小；重点模拟研究了地磁平静时期，Sq电流涡旋中心位置和总电流强度的变化规律，初步研究发现，电流中心位置在地理纬度±30°附近，不同的地方时电流随地磁纬度线平行移动，且南北半球两个电流涡中心电流强度之和变化不大．分析发现这种规律与发电机高度上的磁场总强度及地磁倾角的全球分布有很好的相关性．

重庆与兰州电离层Es出现率的比较研究

对重庆（２９．５°Ｎ， １０６．６°Ｅ）与兰州（３６°Ｎ， １０３．９°Ｅ）ｆ０Ｅｓ＞５ＭＨｚ的 Ｅｓ出现率和 Ｅ层 临界频率 ｆ０Ｅ进行了详细对比研究．结果表明：（１）此两地 Ｅｓ出现率的变化特征显著．白 天重庆高于兰州；晚上则正相反．（２）出现率的这种变化与 Ｅｓ环境电离密度的变化趋势十 分一致．（３）上述特征的形成，除了此两地纬度上的差异外，与兰州地处地磁Ｓｑ电流系的 焦点很有关系．

天祝台阵地电场季节变化及其两种影响因素分析

地电场是联系空间Sq电流体系、地球表面电流和内部电流活动的地球物理量,它包含了空间电流系变化产生的大地电(流)场和区域环境变化等引起的自然电场。通过研究青藏高原东北缘的天祝台阵5个固定地电场台站连续10年观测数据,得出该区域地电场变化具有明显的366±(<1)d周期。且大地电流矢量方向有明显的季节变化,每半年改变一次方向,方向变化时间一般为每年4月和9~10月;大地电流矢量的强度变化也具有周期性。通过建立简单模型进行定量化分析,认为地电场季节变化主要受到Sq年变和区域气候环境的耦合作用,主要依据为地电场长趋势变化与电离层Sq电流年变化趋势吻合。基于区域性气候、冻融深度等季节性变化模型开展计算,认为气温导致了地下浅层介质电性结构、电极附近电位方向的变化,影响了地电场的长趋势变化。本文结果有助于认识超低频地电场年变周期特点及其原因,并探索其应用前景。

地震地磁低点位移成因的一种可能机制

利用地磁内、外源场分离的方法,反演1998-01-10张北地震前地下和空间等效电流体系的演化图像,分析了地磁低点位移出现前后等效电流体系的变化特征。研究表明,内、外源场等效电流体系的变化与地磁"低点位移"异常现象之间存在着同步异常变化的内在联系,等效电流体系变化可能是地磁低点位移异常现象产生的原因之一。