磁情指数∑_K和A_K小议

近来,在一些论及地磁扰动场的文章中,常见到用∑_K(一天中8个时段的K指数相加)来表示一天的磁扰程度。 众所周知,K指数是表征地磁场扰动程度的一种磁情指数,它反映一天里不同时段的地磁活动情况。由于K指数和其对应的磁扰幅度阿R(H)之间不是线性关系,而是类似对数的关系,因此不能将它们相加。     

利用卡尔曼滤波技术提取地磁规则日变化

地磁规则日变化的有效提取能够提高地磁活动指数现报的准确性.本文基于1998—2013年北京十三陵(BMT)台站的地磁数据,利用卡尔曼滤波(KF)方法提取了地磁场规则日变化(S_R)曲线.该方法提取的S_R曲线具有明显的逐日变化特征,能够准确反映S_R曲线的季节变化和地方时效应.根据KF方法得到的S_R日变幅度逐日变化的结果,改进了K指数的量算方法,重新计算了十三陵台站的K指数以及Ak指数,并分析了S_R日变幅度的逐日变化对K指数量算的改进程度.分析结果表明,当K≤3时,KF方法可以较好地改善S_R曲线扰动幅度的计算,提高了地磁规则日变化提取的有效性,从而改进相应的地磁活动指数的量算.     

一种基于径向基神经网络的地磁场K指数实时标定方

K指数是一种重要的地磁活动指数,标定K指数的难点在于规则日变化S_R的确定,尽管FMI（Finnish Meteorological Institute,芬兰气象学院）方法能够比较准确地识别规则日变化S_R,给出合理的K指数,但是该方法存在一天的延迟,无法实现实时标定.为了解决这一问题,本文提出了一种基于径向基神经网络的K指数实时标定方法：首先用修正后的FMI方法提取H分量的时均值序列,接着以径向基神经网络对该序列进行建模,最后基于神经网络模型实时获取规则日变化,并结合H分量分均值观测数据标定K指数.实验结果表明：该方法能够以3.8598 nT的标准误差实时获取规则日变化S_R;实时标定的K指数与直接用FMI-H方法延迟一天标定的K指数相比,完全吻合的占69.8%,差别大于一个标度的仅占0.77%.     

利用单台地磁数据估算Ap和Kp指数的可行性分析

通过分析单台长期地磁场扰动幅度和地磁行星指数Ap和Kp关系,对1小时磁扰幅度rH的日平均与Ap进行拟合,快速估算Ap指数.对3小时内rH的平均与Kp进行对数拟合,估算Kp指数.采用肇庆地震台2003-2008年地磁H分量分钟值数据,估算行星Ap和Kp指数,与世界数据中心(WDC)给出的Ap和Kp指数进行统计分析.结果发...     

上海深井地震综合观测地磁资料分析

运用崇明长江农场台和浦东张江台新建地震综合深井地磁三分量资料,宋用小波变化方法,研究地磁场井下观测方式、数据质量和噪声特性.结果表明:①深井地磁观测资料日变形态明显,与地面观测资料一致性较好;②深井地磁观测能滤除大部分空间变化磁场产生的扰动;③深井观测的背景噪声幅度小,扰动频段集中.     

高分辨率地磁场指数计算及有效性检验

正地磁活动非常复杂,为全面描述地磁场整体活动水平和地磁扰动强度,需要根据实测资料对地磁活动特征进行定性和定量的描述,并加以综合解读,于是产生了各种地磁指数。目前应用最广泛的为描述单台地磁活动水平的K指数、全球地磁活动水平K_p指数以及磁暴环电流的D_(st)指数,但K和K_p指数存在不自洽、非线性、不协调和不精细等问题。     

基于统计建模的地磁匹配特征量选择

本文从地磁导航的实际需要出发,提出了地磁场平静变化建模与地磁匹配特征量的选择问题,并通过季节性ARIMA模型对地磁场的7个分量分别进行了建模.从建模结果来看,如果能够解决调水平精度的问题,Z分量和I分量是最优良的地磁匹配分量;如果调水平的精度达不到要求,那么F分量不失为一种明智的选择.另外,本文还提出了地磁场最小扰动分量的概念,并用主成分分析的方法对此进行了初步的尝试.     

关于急始脉冲现象

地磁急始脉冲(Sudden Impulses,简称SI)是一种急始型磁扰现象,反映出地磁场突然发生的急陡变化。一般正常磁变仪(滚筒速度每小时20毫米)均可观测到这样一种突然扰动事件。从磁照图所记录各个地磁分量的变化中,可以很清楚地看到记录曲线的这种突然移动的现象;特别是水平分量(H)的变化最为明显。它的开始,全球几乎同时出现。 1.SI的分类急始脉冲(SI)可以分为两类:正SI_S和负SI_S。正SI_S具有地磁场水平分量(H)的全球增加的特征,负SI_S具有H全球减少的特征。当然,就SI的形状来说,还具有和纬度与地方时相互关系的另外特     

嘉峪关地磁低点位移异常与干扰因素的讨论

利用嘉峪关地磁垂直分量1993～1998年的资料,系统分析了嘉峪关地区地磁场Z分量的年变形态。结果表明：地磁低点位移异常与地磁Z分量的季节性变化有关,与地磁场的日变幅度有关。     

LaCoste&Romberg航空重力仪K因子的动态标定及其特性研究

摆杆尺度因子(K因子)是反映LaCoste&Romberg航空重力仪线性响应特性的最重要参数.利用基于地面参考数据的外部标定法和基于交叉点不符值的内部标定法分别对其进行了标定,实测数据分析表明,K因子的内、外部标定结果非常一致,且利用新K因子计算的空中重力扰动,其精度较采用出厂值提高了0.2～0.4 mGal.内部标定法具有较好的实际应用价值.研究了K因子与滤波尺度的相关性,表明重力仪可能为一非线性响应系统,即K因子的大小与摆杆速度的变化有关.     

地电扰动指数GEI研究

本文应用中国大陆地区11个地电场台站5.5年（2012-01-01—2017-05-31）中磁静日和磁扰日的观测数据,并联系地电场变化敏感响应地下介质非均匀性和空间电磁活动的特点,发展了地电扰动指数,即消除静日地电变化的幅值比地电指数（GEI）.对比各台站的地电指数与地磁指数,87.43%的单台地电指数D与单台地磁指数K在数值上完全相同或相差1,93.75%的单台平均地电指数Ds与单台平均地磁指数[K+0.5]（四舍五入）相同或仅相差1,说明地电指数能用于量化界定地电扰动水平,如同地磁指数量化界定磁扰水平.地电指数将服务于地球电磁环境监测、科学研究等领域,同时也可以用来评估地电场观测数据的质量.     

基于复杂度理论的地磁变化场时间序列特征分析

复杂度理论为研究地磁变化场提供了新思路和新途径.地磁变化场从物理起源上可以看作是一种复杂系统,因此,本文从军事工程应用需求出发,基于复杂度理论,提出运用样本熵、多尺度熵及滑动窗样本熵方法对不同磁扰程度下的地磁变化场时间序列进行复杂度特征分析,结果表明：（1）样本熵和多尺度熵能够很好地表征地磁扰动强度及演化特征,启发我们可设计一种新的“熵指数”来衡量地磁扰动大小;（2）滑动窗样本熵能够准确定位地磁扰动时间段,对于磁暴识别与预测、空间灾害性天气预警等有一定的参考价值;（3）Mackey-Glass时滞混沌方程随时间的演化呈现出与地磁场日变曲线非常相似的形态,因此,地磁变化场或许可用时滞混沌方程来表示,对于我们更好地认识地磁变化场物理机理、建模预测与地磁寻的等军事工程应用都有一定的意义.     

基于GEI方法对苏皖地区地电活动指数的可靠性研究

使用地电扰动幅度与静日变化幅值比的地电活动指数(GEI)计算方法,连续计算江苏、安徽两省6个地电场台站2018年第一季度的单台地电指数D、平均地电指数Ds。同时将地电指数D、Ds与单台地磁指数K、平均地磁指数K(即[K+0.5])对比得到:86.48%的指数D与指数K完全相同或仅相差1,89.44%的指数D s与指数完全相同或仅相差1。两类电、磁指数的高度吻合说明:(1)连续产出的地电指数是可靠的。(2)地电指数D、Ds可以量化界定地电场活动水平。极个别的地电指数D、Ds与地磁指数K、仍存在一定差异,这与地电场台站观测有关,提升地电场观测资料的质量能更好地确定地电指数。(3)地电指数与地磁指数相互弥补能更准确地确定地球电磁活动水平,其在相关的地球科学技术领域有广泛的应用前景。     

北京地区Pc3地磁脉动与K指数的相关性

本文分析了北京地区Pc3脉动和K指数的关系,研究了Pc3脉动出现频次对不同K指数的分布和日变化,得到了平均周期和K指数之间的经验公式,分析了不同K指数下的Pc3脉动平均周期的日变化。此外,我们把所得的结果和其他人的结果作了比较,并且做了初步的理论解释。     

地磁观测中干扰抑制方法的发展及展望

地磁观测数据不仅具有学术研究意义,也是不可或缺的国家基础战略资源.但是,目前我国地磁台网中近1/3地磁台站正日益受到由外界人工电磁干扰源的干扰,产出的地磁观测数据质量下降.如何选用合适的技术方法对干扰进行辨识是目前地磁台网运行中数据处理的热点和难点.基于此本文从地磁观测数据中分析及抑制方法中遇到的主要问题入手,对现代信号处理技术在地磁数据分析及干扰抑制方面的应用进行归纳总结,作为现代信号处理的演化的新方向,介绍了智能信息处理理论中数据融合、数据挖掘等技术在地磁数据分析方法的发展及展望中谈及.研究发现,智能信息处理是地磁数据中干扰辨识及抑制领域有效技术和今后发展趋势,也是地磁观测数据综合处理中值得借鉴和学习的有效技术之一.     

台站地磁观测数据精度提高方法

在当前多种地磁日常数据处理方法基础上,探讨提高地磁观测数据精度的问题.通过使用一种改进的地磁观测基线值计算方法,能有效减小外磁场变化对观测结果的影响,考虑到基线值日变化等因素,使用高阶多项式拟合基线值日变化曲线.利用该方法处理的地磁数据与实测数据进行结果比对后,发现此方法能有效提高地磁观测数据的精度和质量.     

区域地电观测网地电场日变化模型研究

应用泰勒多项式和曲面样条函数法建立了我国地电场观测台网中华东、 华北两个区域台网的地电场日变化(K_p≤5)模型,并对拟合结果进行了对比分析. 结果表明: ① 尽管地电场变化复杂,但用这两种方法建立的日变化模型相当吻合,模型曲线随时间的变化符合样本曲线随时间的变化; ② 用模型曲线可以描述其它年份同农历日期、 同等磁情时实测的地电场日变化; ③ 用模型曲线描述实测地电场日变化时,低磁情时得出的结果要优于高磁情时的结果; ④ 用多日样本曲线得到的模型曲线更能清晰地展示出地电场日变化的两次起伏波形、 幅度以及极值集中在午前午后等变化特点. 今后建立全国各区域台网不同磁情、 不同农历日期的地电场日变化模型可定量评价区域台网的地电场观测资料的质量,同时根据该模型能够分离出地电场的非正常变化,进而研判真实的异常,以服务于地震等灾害事件的预测以及地球电磁环境变化的监测等方面.      

从单台F差值分析看绝对观测中F人工观测的必要性

通过对同一台站人工观测的地磁场总强度F与连续记录F,及两套连续记录仪记录的地磁场总强度F夜均值的差值分析,发现同一台站两种差值均存在显著的年变化特征。对其他台站同样可以看到类似变化。而各时段的时均值差值也表现出相似的变化特征。由此说明,同一台站地磁观测区的不同点位,地磁场差异在长时间内不断发生变化,在进行绝对观测时,无法通过选择绝对观测时间消除该差值变化。     

利用卫星探测研究地下结构

介绍了国外利用卫星上观测的电子流量和磁场资料进行地下结构探测研究的一些成果.研究表明，卫星上记录到的不同能量电子流量脉冲突变与地下结构、深大岩石圈断裂带有密切的对应关系.卫星磁场观测具有覆盖全球的优势，随着卫星磁场数据观测精度的提高，卫星磁测在全球磁变模型的建立、研究大陆内部结构、大陆和海洋边界带、地幔过渡带等方面的将发挥越来越重要的作用.卫星观测将成为全面、整体探测研究地球内部结构有效的手段之一.     

2013年吉林松原M5.8地震震前地磁异常分析

应用东北地区地磁观测台站地磁总场强度整点值观测数据,利用每日一值相关法和差值法;应用地磁垂直分量日变幅观测数据,利用加卸载响应比和逐日比方法,分析地磁总场强度F分量、垂直Z分量与吉林省松原M5.8地震应震关系,分析上述方法对提取地磁观测数据震前异常信息的有效性。