磁线圈对地磁场的物理模拟及对地磁导航研究的意义

利用磁线圈对地球基本磁场开展动态模拟,将地磁场随空间的变化转化为在实验室中随时间的变化,能够为地磁导航系统的匹配试验提供物理仿真的地磁场环境。本项研究依照虚拟仪器技术思路,对磁线圈、恒流电源、磁通门磁力仪(或Overhauser磁力仪)和工控机进行数字化连接,并采用LabVIEW编程进行驱动控制,通过自动调节线圈绕组中的电流大小来实现对磁场的物理模拟并进行实时监测,尝试组建了地磁场动态模拟系统,并分别开展了对地磁场总强度和三分量信号的动态模拟实验。模拟系统可以实现天然地磁场和人工编制两种动态信号的输出模拟,且拟合效果良好。地磁场动态模拟系统的初步建立为今后地磁匹配试验等研究提供了仿真磁场环境。     

长春地磁台地磁场长期变化特征分析

利用1957—2012年长春地磁台地磁观测数据资料对长春地磁台地磁场的长期变化进行分析研究,系统地总结了长春地磁台地磁场长期变化的规律,揭示了长春地磁台地磁场是以波峰波谷,波浪式的缓慢递增和递减趋势,存在一定的周期性。     

喀什—乌恰地区流动地磁测量数据处理及初步分析

介绍了2008年在喀什—乌恰地区32个测点的流动地磁测量数据的处理方法。利用该数据建立了喀什—乌恰地区地磁场的曲面样条模型,绘制了区域地磁基本场分布图。以2005年中国地磁场球冠谐模型为参考场剥离了岩石圈磁场,绘制了喀什—乌恰地区岩石圈磁场局部异常分布图。表明岩石圈磁场局部异常与测区内地震在空间上有一定的对应关系。     

地磁场的三维巡测和综合建模

在1967~1971年期间,美国POGO系列卫星进行了地磁场总强度测量,接着,1979~1980年MAGSAT地磁卫星进行了真正意义上的三分量测量.自此之后,卫星磁测沉静了20年.近年来,这一领域又重新进入高潮,其标志是1999年2月丹麦发射Orsted磁测卫星,2000年7月德国发射CHAMP磁测卫星,2000年11月阿根廷/美国合作发射SAC-C卫星.这一时期的磁测卫星还有南非和澳大利亚的卫星,而欧空局计划在2009年发射三颗磁测卫星Swarm,,中国的地磁卫星也在积极筹备之中.在这20多年的"沉静"中,各国地磁学家潜心研究的结果把POGO-MAGSAT和Orsted-Champ-SAC两代磁测卫星和地面磁测连接在一起,催生了新型地磁场模型和地磁图———"地磁场综合模型"(comprehensive model of geomagnetic field,简称CM).如果说过去的地磁场模型只是对主磁场的形态描述,那么,新一代模型不仅包括地核主磁场模型,而且包括岩石圈磁场模型、电离层磁场模型、磁层磁场模型、内部感应磁场模型以及空间环型磁场模型,力求在更广的范围内,以更深入的物理内涵和更高的精度表述地球磁场的全貌.本文在评述CM模型的基础上,提出下一代地磁模型的设想,讨论地球磁场三维巡测和综合建模的未来发展趋势和关键问题.     

鲁南流磁测网资料二次拟合初探

本文收集了山东省南部地区1982—1990年流动地磁观测资料。应用二次拟合数学方法,分析了该地区地磁场的变化特征和区域地磁场、局部地磁场的变化。结果表明:分析研究鲁南地区区域地磁场、局部地磁场的变化与其附近地震的关系是有实际意义的。文中还指出了存在地磁变化灵敏点的可能。     

航天器工作的地磁环境

航天器工作环境中的地磁场可以用于定向和姿态控制，为空间飞行提供了一个天然的坐标系，但地磁场与带电、带磁的航天器相互作用又在一定程度上影响着航天器的运动参数（如自旋、定向、轨道等），地磁场的变化，特别是磁暴和亚暴期间剧烈的磁场扰动会对航天器的正常运行和航天器仪器的有效工作造成重大影响，与磁场变化相伴随的磁层、电离层扰动，高能粒子流对航天器的工作、空间通讯、对宇航员的安全都可能有严重影响。磁扰期间，中性大气的密度、温度的变化也会影响航天器的轨道和姿态，本文从地磁场结构和变化综合评价航天器工作的地磁场环境，为航天器利用地磁场和防护地磁场变化带来的有害影响提供一些背景材料。     

地磁巡测的几个问题

从变化磁场或内源磁场的变化来探索地震前兆,都是企图找到地震活动过程中的地磁场变化.近年来,流动地磁重复测量已成为配合固定地磁台研究地磁场空间分布及其变化特征的重要途径.目前在观测强震活动过程中所引起的地磁场变化、探索震磁关系、寻求地震孕育过程中的地磁场变化指标等方面做了一些工作.在实地观测中,假设地壳介质磁场的变化是地壳变异的一种反映,震源体或其应力场所展布的块体是不大的,因此可以认为它是放在地球基本磁场(?)_1和大陆磁异常场(?)_2中被磁化的一块磁体.从这个意义上讲,(?)_1和(?)_2的合成场是震源体的     

低轨磁测卫星干扰磁场标定方法研究

为了提高空间磁场探测精度,磁测卫星一般将磁强计安装在长伸杆的顶端,同时通过整星磁洁净控制,来减小磁强计安装位置的磁场干扰量.针对低轨磁测卫星的特点,提出零磁场环境下卫星极弱干扰磁场的高精度测量方法,模拟在轨地磁场环境下卫星感应磁场的标定方法,以及磁力矩器剩磁不确定量的处理方法.通过以上方法对卫星本体产生的干扰磁场实施严格的标定和数据修正,可有效减小其影响,极大提升空间磁场探测精度.该方法已应用于电磁监测卫星,将整星的磁场干扰不确定量降低一个量级,达到优于0.3 nT的水平.     

地应力地磁场与地震

通过地表重力异常和磁异常的对比，可以找到两者之间的一些因果关系。这种关系在整个地磁场与应力场的历史变化中又得到了进一步的验证。这种因果关系是：地球的初始磁场可能是由晶体的压电效应产生的，地磁场的变化反映了地球应力场的变化。     

2018～2022年甘东南地区岩石圈磁场时空变化特征

利用2018～2022年流动地磁场三分量矢量数据,结合甘东南地区活动构造的特征分析了四期岩石圈磁场的年变化特征。研究结果显示：2018～2021年岩石圈磁场水平矢量在华南块体与巴颜喀拉块体和柴达木块体交汇区域以及柴达木块体内部的东昆仑断裂带东段北东向区域有转向、对冲及幅值减小的异常变化,岩石圈磁场磁偏角、总强度、垂直强度也有高梯度带或者明显的正负分区现象;2021～2022年岩石圈磁场模量整体减小,依据磁场与应力的关系可以推断2021～2022年甘东南地区应力处于加载状态,岩石圈磁异常区域迁移至西秦岭北缘断裂带西段至东昆仑断裂带东段之间,该地区地震危险性增强,应重点关注。     

1985-1997年中国地磁场长期变化的正交模型

选取中国地区20个地磁台,日本地区3个地磁台的基本数据,使用自然正交分量方法(简称NOC方法)求得1985-199年中国地区地磁场三分量(X ,Y,Z)的自然正交分量的时间函数,即地磁场时间变化的正交模型. 对阶数从1-9的正交分量进行了试验计算,并计算出这23个地磁台分量的均方根偏差(RMS)值. 以1995年为例 ,取kNOC=1-3,将23个地磁台的正交模型值绘出了平面等值线图. 结果显示X , Y,Z长期变化速度的等值线非常平滑,分布均匀,且均具有明显的分区特征,这反映了主磁场的长期变化规律,而其中长期变化速率比较大的地区,反映地磁场的局部特征和有关的地球物理现象.     

鲁西流动地磁复测资料异常初析

利用改进后的差值法对鲁西流动地磁网十年的复测资料进行了数据处理,绘制了平均地磁场强度差值曲线。结合本区和震源区的地质构造,对流动地磁３次异常变化和周围中强地震的关系进行了探讨。     

Localized changes in geomagnetic total intensity values prior to the 1995 Hyogo-ken Nanbu (Kobe) earthquake

Changes in total geomagnetic field intensity, of 2–3 nT, were observed prior to the 1995 Hyogo-ken Nanbu (Kobe) earthquake at the Amagase (AMG) site, located approximately 70 km from the epicenter. We examined whether the observed variations are local signals arising from the Earth's crust, or global variations that are unlikely to originate from the crust. To remove global-scale variations in total geomagnetic intensity data, we employed a regional geomagnetic field model. Using data recorded at five reference sites in Japan, we estimated global-scale variations in total geomagnetic intensity, and removed them from the observed total geomagnetic intensity at the AMG site. The reminder still showed variations during the period prior to the Kobe earthquake. In addition, these pre-seismic variations include two of the largest shifts recorded during the entire observation period at the AMG site, raising the possibility that these variations were indeed related to the earthquake. These variations cannot be interpreted as signals arising from the area close to the seismic source because of the large distance between the epicenter and the site. Therefore, our results raise the possibility that the physical state of the Earth's crust shows marked changes over a wide region in the lead-up to a seismic event.     

磁极性转换与地磁漂移

地磁极性转换期间地球磁场变化特征是地磁场最基本最重要的特征之一,是现代地磁学的研究热点之一。本文简要地论述了地磁场署期期间虚地磁极和地球磁场强度变化特征的研究现状。     

中国地磁台观测的2014年地磁急变

地磁急变（jerk）是起源于地球外核并在导电地幔过滤效应后在地球表面观测到的一种地磁现象,其反映了地核内部某些动力学过程.Jerks在空间范围上既可以是区域性的,也可以是全球性的.中国地区地磁台能否检测到2014年jerk？针对这一问题,利用中国大陆10个地磁台的磁静日月均值和CHAOS-6全球磁场模型,分析了X、Y和Z分量2008—2018年期间的长期变化,估算了2014年前、后的长期加速度值,确定了2014年地磁jerk的时间和强度.研究表明中国地磁台Y分量的长期变化为"Λ"型,Z分量存在明显的"V"型,具有典型的jerk特点.Y分量jerk出现的时间大约在2014年6月,比非洲大陆的Algeria TAM台和南美洲French Guiana KOU台时间滞后大约4个月.这暗示着产生jerks的地核流体波动的时序特点.中国西部和东北部地磁台的长期变化形态有明显的差别,主要由非偶极磁场引起.CHAOS-6模型与地面台站的长期变化形态并非始终一致.本文结果有助于更好地理解和解释长期变化的时间演变和地理分布,并为深入探讨jerks的地核起源和驱动机制提供新的观测约束.     

日侧极隙纬度低频波及其与地磁扰动的关系

利用挪威斯瓦尔巴德地区的ＥＬＦ／ＶＬＦ观测资料和世界数据中心公布的Ｋｐ指数，分析了日侧极隙纬度低频波不同季节里的周日变化和１９８４年５月－１９８６年４月的年度变化及这些波与地磁扰动的某些关系．主要结果有：１．夏季ＥＬＦ波出现率极大值最大，而冬季的最小，前者约为后者的３倍，而且此极大值无论哪个季节都出现在磁正午时段．２．ＶＬＦ波出现率在夏季较小冬季较大；其极大值出现在磁午后至磁子夜前的２－４ｈ时段里．３．夏季ＥＬＦ波指数∑Ａ与地磁指数∑ＫＰ日变化较相吻合，在太阳自转周内两者相关系数约为０．６．４．冬季ＶＬＦ波指数∑Ａ与∑Ｋｐ日变化相吻合，在太阳自转周内两者相关系数可达０．８．这些结果表明日侧极隙纬度ＥＬＦ波和ＶＬＦ波各有不同的产生机制和源区．     

地磁场长期变化特征及机理分析

将地磁场的总变化分为三部分：偶极场自身变化，非偶极场自身变化及非偶极场磁斑区通过对核幔边界（CMB）层环形电流的调制来影响偶极场的变化. 本文利用国际地磁参考场模型IGRF）1900～2000计算分析了地球不同深度地磁场分布及长期变化特征，且讨论了变化的可能机制. 可以推论，地磁场西漂和倒转不仅是非偶极场引起，同时与偶极场有密切关系.     

苏、 鲁、 豫、 皖交界及南黄海地区地磁监测与分析

通过在苏、 鲁、 豫、 皖交界及南黄海地区开展地磁基本场矢量测量、 数据处理和分析, 计算了该区域地磁基本场和地磁异常场总强度和水平强度的曲面样条模型, 并绘制相应的地磁图和地磁异常图, 探索研究局部地磁基本场的变化特征。 分析结果表明, 通过区域地磁基本场矢量测量, 能相对精细地反应区域地磁基本场空间分布, 分辨存在的地磁基本场异常, 为地震中长期预报提供科学数据和相关地球物理场变化背景。     

多台站地磁观测资料综合处理的一种方法

通过利用空间线性度方法，分析处理地磁场前兆观测资料，并从“场”的角度综合计算多台站的地磁场观测资料，确立地磁基本场的统一信息量－空间线性度ａ。分析处理华北地区多个台站１９７５￣１９９４年的地磁场前兆观测资料。结果表明，中强地震之前约１ａ左右的时间内，空间线性度ａ可能出现明显的下降异常，有些在临震前回升，因此地磁场空间线性度ａ有可能作为中强地震前兆预报的指标。     

地磁日变与地震活动关系的主成分分析——以日本岩手县北部6.1级地震为例

本文提出了将主成分分析方法和地磁日变分析方法相结合以从较强干扰背景中提取相对较弱地震地磁信息的一种新思路.具体以1998年日本岩手县北部6.1级地震为例,选用三个地磁观测台资料进行研究.利用调和分析方法得到了各台基于多次谐波拟合的地磁日变曲线,在此基础上对各台的地磁日变形态进行了研究,发现距震中最近地磁台的日变形态在地震前大约两周出现了明显的异常,而其他两个距离震中相对较远的观测台日变形态基本正常.最后,将主成分分析方法应用于上述拟合地磁日变结果,得到了各主成分及其所占能量比的时间变化,结果表明在地震前两周左右第二主成分所占能量比显著增加,而且距离震中最近的台站的上述变化明显高于另两个较远的台站.上述结果表明地震前两周左右检测到的地磁日变异常可能与震中附近地下电阻率的变化或孕震过程中产生的电磁信号存在一定关系,相关研究结果有助于加深对地震电磁现象的认识和理解.