甘肃嘉峪关、瓜州地电场日变化与地电暴差异机理分析

通过甘肃省嘉峪关台地磁场观测资料,研究嘉峪关台、瓜州台磁静日地电场日变化的时频特征波;由地电场分钟值观测数据的时序叠加残差方法,研究嘉峪关、瓜州山的地电暴变化。结果表明:(1)两台地电场静日变化以两次起伏变化为主,无相位差,但两台之间日变幅差异较大;(2)地电场分量变化与地磁场正交分量变化显著相关;地电场与地磁场日变波形不同,极值时间有差异。2个台存在很明显的高频成分,在去除了高频变化后,其优势周期也相同,从大到小依次为12 h、8 h、24 h。地磁场H分量因存在磁暴影响,故高频变化较多,在去除了磁暴影响后,其优势周期从大到小依次为24 h、12 h、8 h;(3)当电磁暴扰动剧烈时,两台可以较清晰地记录到地电暴的完整变化。在发生电磁暴时,地电场与地磁场的相关性明显降低,且不同台、不同测向之间的变化幅度也不尽相同。两台东分量E_Y暴日的日变幅较静日明显增大,磁暴期间Y分量变化率与地电场东分量E_Y观测数据显著相关,由此说明:两台日变幅的不同与台站台址电导率有关,太阳风引起的电离层活动是引起了地电场日变化主因。引起电暴的原因可能不同于引起日变化的原因,主要是两台之间及不同测向之间的浅、深层电阻率和地质构造等诸多因素的结果。     

新沂台和马陵山台地电场日变化及潮汐响应初步分析

基于江苏省新沂台和山东省马陵山台同(近)场地观测的地磁场、地电场和分量应变观测数据,详细分析了两台站地电场日变化的波形、变幅、相位和优势周期成分以及日变幅的季节效应和台址电性条件对其的影响,并在此基础上分析了地电场日变化的机理.结果显示:① 两台站地电场日变化主要为两次起伏变化,主相起伏集中在当地午前午后时段,且起伏波形与磁场日变化的起伏波形大致相同,存在相位差,但主相起伏时段与磁场对时间的偏导曲线上的日变化起伏时段大致对应;地电场变化与磁场正交分量的变化显著相关,且与同方向的分量应变显著相关;地电场日变化波形与分量应变日变波形有很大差异;② 两台站地电场、地磁场日变化的优势周期为12 h,8 h,24 h,最显著周期为12 h,其中12 h和24 h周期成分是应变分量的优势周期;③ 两台站同方向地电场日变化的波形高度相似,但同台正交分量之间的日变幅有方向性差异;朔望月时段的日变幅大于上下弦月时段,日变幅有夏季大于冬季的季节效应;台址电导率越低,日变幅越大.地电场日变化既表现为广域性特征,又表现为局部性特征.地电场日变化机理分析认为,地电场日变化是由月日潮汐力和太阳风引起的电离层活动所导致,同时还受到季节、台址电性条件等多因素的影响.      

磁暴感应地电场波形反演

研究表明,同一区域地电暴记录与地磁场变化率在形态、幅度及周期成分上呈现出较强的相关性。采用磁暴期间电磁场观测数据,基于一维水平层状电性介质模型对地电暴波形进行拟合,反演地下介质电性结构。结果表明,地电暴拟合波形与观测记录一致性较好,利用反演确定的大地电性结构参数和其他磁暴事件,计算得到的理论感应地电场与观测结果相符合。     

暴时低纬电离层不规则体响应特征的多手段观测

2010年10月11日发生了一次中等强度的磁暴.本文利用三亚(18.4°N,109.6°E)数字测高仪、VHF雷达和GPS TEC/闪烁监测仪数据以及120°E子午线附近我国漠河(53.5°N,122.4°E)、北京(40.3°N,116.2°E)和武汉(30.6°N,114.4°E)的数字测高仪和GPS TEC/闪烁监测仪数据,分析了磁暴期间我国中低纬地区电离层不规则体的响应特征.结果表明:这次磁暴触发了10月11日午夜前后两个时段低纬(三亚)电离层不规则体事件,而在较高的纬度地区(武汉及以北),并没有观测到电离层不规则体与闪烁.在午夜前,电离层不规则体的发生受磁暴主相期间快速穿透电场激发;在午夜后,电离层不规则体受磁暴恢复相的扰动发电机电场触发,该时段伴随行星际磁场北向翻转的过屏蔽穿透电场也可能是扰动源之一.此外,磁暴期间不同尺度的电离层不规则体会伴随发生.     

江苏地区地电暴特征及差异性

利用FFT方法对江苏区域地电场、地磁以及有关台站的钻孔应变数据进行处理,提取频谱特征,对该区各地电台站的地电暴特征进行分析,研究结果表明：①江苏区域地电场各测项地电暴数据与地磁H分量变化趋势接近,但各台地电场不同测项的突跳方向存在各向异性,4个地电台站EW向数据具有一致同向现象,NS向数据有差异性;②由各分量优势周期对应性可知,江苏地区地电场NS向含有的地磁场H分量高于体应变成分,地电场EW向倾向于地磁场H分量与体应变叠加抵消的结果;③当磁暴发生时,地磁H分量变化幅度相同的台站,地电场变化幅度不同,地电台站的地电暴变化特征与其地下结构有关,地下深层阻抗越大,感应电场越大,地电场日变化幅度越大。     

地磁垂直分量Z日变幅逐日比及其与磁暴和地震的关系

地磁垂直分量Z日变幅逐日比是基于变化磁场在地球电导率的作用下会产生一个与变化磁场相反的感应磁场, 该感应磁场不仅包含了外空磁场的信息, 还包含了地下电导率的信息。 因此, 相对于地磁场其他成分来说Z分量更多地反应了地下活动的变化, 逐日比是利用前后两日地磁Z分量日变幅相比来提取该异常现象, 但磁暴可能会对逐日比异常判定产生影响。 我们取1984年至今江苏区域范围达到逐日比异常判定指标的29个事件结合磁暴以及该异常事件之后和地震的对应关系进行统计分析。 研究发现, 无磁暴时逐日比异常和预测范围内地震对应关系达到0.77, 有磁暴时逐日比异常和地震对应关系为0.25。 综合分析认为逐日比异常事件发生后, 若该日无磁暴或者Dst指数小于异常第二日, 那么该异常为地震前兆的可能性大概为0.8, 反之则该异常有可能是磁暴的影响而不是来自于地下活动的影响, 需结合其他前兆分析方法进行综合分析, 该研究增强了逐日比异常判定地震地磁前兆信息的可靠性。     

利用大地电磁站间阻抗估算磁暴引起的大地电场

由磁暴引起的地下感应电场(geomagnetic induction electric field,GIE)会影响电网的安全稳定运行,GIE的大小取决于磁暴时磁场的变化率和周围地下介质的电性结构.本文利用在地表观测的磁场与电场数据,首先求得频率域实际地下三维大地电磁站间阻抗,再结合磁暴时段的磁场数据,计算GIE的频谱,最后通过傅里叶反变换,得到GIE时间序列.本文以日本地区三个长期观测的电磁电台站为例,讨论了站间阻抗的长期稳定性,并选取一次典型的磁暴事件,对本文方法进行了验证.结果表明,合成的GIE与实测数据基本一致,说明利用大地电磁站间阻抗,结合地磁台站数据,可以高精度合成GIE.本文方法有助于定量评价磁暴发生时产生的GIE对电网可能造成的破坏作用.     

河北省数字地电场数据分析

通过分析总结河北省数字地电场的正常场和异常信息，发现正常记录除了显示日变周期外，还记录到了半日和三分之一日周期，比较长的周期还有半月周期等；干扰信息主要与电极极化及磁暴等有关，大磁暴干扰一般会出现高频信号，破坏正常日变形态，其主要表现为多台同步等幅信号；对台站的电场方向性研究发现，在正常时段电场记录方向性显著，而磁暴记录期内方向性较差，显示外空异常源方向比较复杂。最后对一些可能与地震有关的异常现象进行了分析探讨。我们认为，目前的多极距地电场观测对排除干扰及异常识别带来很大方便，但共用电极的观测方式为异常识别增加了障碍。     

地磁场对1999年9月空间天气大事件的响应

1999年9月22－25日发生一个大磁暴（Dst=-164nT).磁暴主相开始的头1小时伴随有丰富的Pc型地磁脉动，包括Pc2,Pc3,Pc4等。在行星际磁场Bz由北向转向南向后，磁暴主相开始，南向分量达到最大值后大约2小时，地磁H分量达到最小值，恢复相开始，并且，这次磁暴与太阳风各参数以及星际电场也存在一定的对应关系。     

江苏地区地电场变化特征与差异性分析

处理、分析了江苏省4个台的地电场日变化资料,结合地磁场水平分量H、线应变理论固体潮,研究了地电场日变化特征和差异,得到：（1）4个台地电场日变化明显,主要以12小时的半日波成分最强,8小时周期和全日波成分次之;（2）地电场日变化存在地磁场和固体潮影响。靠近海边及湖泊的台站,受固体潮的影响较为明显,各方向还具有明显的固体潮半月波,但没有像固体潮一样大小的波;而远离江、海、湖的一些台站观测到的地电场日变与地磁水平分量比较相关,其差异性与台站的位置、电性结构有关系。     

2001年3月19日至22日期间电离层暴分析

本文利用2001年3月19日至22日期间ACE卫星观测的行星际资料、电离层垂测仪资料以及中国地区TEC资料,分析了发生在这期间的电离层暴过程.结果表明：（1）日冕物质抛射造成的行星际环境为电离层暴的发生提供了大尺度环境背景;（2）强烈的电离层负暴发生在磁暴恢复相阶段;（3）强烈电离层负暴能够用暴环流理论解释.     

宇宙线小波分析在大地磁暴预报中的应用

利用Morlet小波变换方法对北京宇宙线台站的地面宇宙线强度在地磁暴前后的变化特征进行分析,得到:1)在平静期,北京宇宙线数据存在准24h周期性的特征,且通过分析周期为12h的Morlet小波"模",发现值稳定,且小于0.6;2)以90天为时间窗口,对2004年7月地磁暴前后的小波频谱变化进行详细分析,发现当发生大地磁暴时,宇宙线的静日准24h周期被打破,其他周期的波动开始增强.进一步研究发现,周期12h的波动在大地磁暴数小时到1天左右会出现显著增强,这一现象在2001、2002和2004年期间的大地磁暴前得到验证.3)Morlet小波"模"数据的急速增大是发生地磁暴的先兆特征,当小波模变化达到一定的阈值就可能发生大磁暴.本文分析了周期为12h时小波的模数据,对强地磁暴事件进行统计,选定阈值0.6,并通过2003年的6次大地磁暴进行预报验证,结果表明该方法不仅能够对大地磁暴事件进行预报,而且提前量满足预报需求,为基于宇宙线实测数据预报地磁暴方法提供了重要基础.     

基于离散Gabor变换的磁暴识别

以地磁秒数据为研究对象,通过离散Gabor变换将时域的地磁数据转换至二维时频面,提取Gabor变换谱图的均值和方差作为特征值,使用支持向量机实现地磁正常数据与磁暴干扰数据的自动分类识别。对5个地磁台的200组地磁秒数据进行计算分析,结果表明该方法对测试样本数据的识别率可达94%。     

电磁卫星地面对比观测原型系统地电场观测资料特征分析

通过对电磁监测试验卫星地面对比观测原型系统中古丰、寺滩和坪城地电场观测数据特征研究,结果表明：（1）3个台站的地电场观测数据均具有较为明显的正常日变化形态;（2）在磁暴发生期间,地电场各测向均记录到了同步的地电暴变化,其最大变幅均明显高于正常日变;（3）寺滩地电场记录到临震前的数据异常现象,在时间和空间上都与地震事件吻合较好。     

太阳活动周磁暴与亚洲M_S 7.0以上地震活动关系

将1996—2015年太阳黑子数、强磁暴和M_S≥7.0亚洲浅源地震,按Dst指数大小对磁暴进行分类和统计,按震级大小对地震进行分类统计,结果发现,在1996—2015年太阳活动周下降年易发生大磁暴,且M_S≥7.0地震年发生率明显高于太阳活动周上升年、极大年和极小年。     

不同类型磁暴和中低纬电离层暴的关系

分析了快速强主相和延迟弱主相磁暴期间中低纬电离层大尺度扰动形态．结果表明，对于这两种不同类型的磁暴，电离层负相扰动区的影响范围和形态也有差异．强主相磁暴情况下的负相区渗透到较低纬度，影响范围大；而弱主相施暴，负相限于纬度较高地区，影响范围较小．负相的开始和结束时间与磁暴主相延迟时间有着很好的对应．对于主相快速发展的磁暴，负相扰动的出现较快．而当磁暴主相长时间延迟时，电离层中也相应地出现负相长时间延迟．结果反映了按Ｋｐ指数对磁暴类型的分类对中低纬电离层暴的扰动形态分析也有着重要意义．     

The structure of the mid- and high-latitude ionosphere during the November 2004 storm event obtained from GPS observations

GPS data from the International GNSS Service (IGS) network were used to study the development of the severe geomagnetic storm of November 7–12, 2004, in the total electron content (TEC) on a global scale. The TEC maps were produced for analyzing the storm. For producing the maps over European and North American sectors, GPS measurements from more than 100 stations were used. The dense network of GPS stations provided TEC measurements with a high temporal and spatial resolution. To present the temporal and spatial variation of TEC during the storm, differential TEC maps relative to a quiet day (November 6, 2004) were created. The features of geomagnetic storm attributed to the complex development of ionospheric storm depend on latitude, longitude and local time. The positive, as well as negative effects were detected in TEC variations as a consequence of the evolution of the geomagnetic storm. The maximal effect was registered in the subauroral/auroral ionosphere during substorm activity in the evening and night period. The latitudinal profiles obtained from TEC maps for Europe gave rise to the storm-time dynamic of the ionospheric trough, which was detected on November 7 and 9 at latitudes below 50°N. In the report, features of the response of TEC to the storm for European and North American sectors are analyzed.     

不同量级磁暴对新沂地震台地电阻率的影响

探讨强烈磁暴对新沂地震台地电阻率测最的影响.根据磁暴效应,得出对地电阻率的影响,从而进行不同量级磁暴对江苏省新沂地震台地电阻率的影响分析.同时分析各测向产生的差异性及原因.由于新沂地震台地电阻率测量采用正反向双向供电,磁暴对地电阻率的影响量很小,其形态仍存在同步变化.如果采取减少每次测量的供电时间、供电次数,加大供电电...