GSM-19T质子旋进磁力仪比测实验分析

为了检测GSM-19T质子旋进磁力仪主要技术指标及参数的性能,2019年10月17—21日河北省地震局红山基准台以GSM-19W Overhauser磁力仪为标准仪器,对40台GSM-19T质子旋进磁力仪地磁总强度F,通过同步连续采样观测和仪器差进行了比测,计算其差值和均方差。结果表明,大部分测量仪器与标准仪器具有较好的一致性和稳定性,地磁总强度F均方差和仪器差均较小,各项技术指标参数符合大纲测试要求,测量仪器比测合格,可为基站观测和野外流动观测提供准确可靠的数据和仪器保障;小部分测量仪器有漂移,地磁总强度F均方差稍大。     

地磁台站连续观测分钟值连接阈值选择

对流动地磁矢量观测数据进行日变通化时,需借助周边地磁台站长时段连续观测分钟值数据,以计算测点处观测时刻至通化日零时H、D和Z三分量变化量,而台站实际相对记录数据多存在相邻两日非正常台阶差值,需予以消除,以保证数据的连续性。选取满洲里、德都、蒙城、泰安、静海、隆尧、锡林浩特和长春8个固定地磁台站2020年5月相对记录数据,讨论H、D和Z分量的连接阈值。为筛选得到更多的台阶值,首选较小值进行连接尝试,分析台阶值在相邻两台站的同步性,并统计台阶值出现前后连续分钟值的正常波动幅度,讨论台阶值的合理性,进而对阈值进行调整,得到3个分量的合理阈值分别为1.0 nT、0.35 nT和0.4 nT。在实际应用中,由于不同台站的地磁观测数据质量存在差异,根据需要可适当提高阈值,尤其是Z分量阈值。     

武汉地铁运行对应城地震台地磁观测的影响

利用应城地震台2018—2022年地磁观测数据,研究了武汉地铁对Z分量的影响特征。结果表明,应城地震台地磁Z分量背景噪声约0.13 nT,自2019年2月开始受到武汉地铁影响,干扰时段数据出现微小的高频突变。干扰强度与地铁的距离、牵引电压、走行轨的绝缘性等有关,距离越近、牵引电压越高干扰幅度越大;多条线路造成的干扰可能存在叠加。采用直流750 V牵引电压的地铁在80 km外干扰强度小于0.2 nT,而采用直流1 500 V电压的地铁在相同距离干扰强度大于0.6 nT。     

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.     

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.     

1985年佘山地磁台 Z 值差异的原因分析

通过佘山地磁台1983年以来垂直强度(Z)的资料与附近的崇明地磁台的 Z 值资料进行对比分析与处理,从中找出1985年佘山地磁台 Z 值差异的原因。从资料的分析结果表明主要是倾角观测后,由于在长期使用过程中水平轴和垂直轴松动摇晃所带来的问题,今后为了使佘山台的地磁资料尽量达到更高的要求,目前急待解决的问题是更新地磁观测仪器。     

拉萨地磁台地磁场的变化

拉萨地磁台是我国海拔最高的一个地磁台站。其海拔高度为3655m,位于东径90°02′10″、北纬20°38′10″的地方。该台始建于1956年10月,1957年7月1日正式投入观测。台站系拉萨河谷盆地中央,2m以下为砾石冲积层,地面地磁场梯度nT/m,分布较均匀。拉萨地磁台自建台至今已有近30年的历史,取得了较连续可靠的地磁观测资料。为摸清这一特殊地区地磁场的变化规律及特征,本文利用拉萨地磁台1957年—1974年已正式出版的1—18卷《地磁观测报告》资料,以及1975年—1984年部分绝对观测仪器直接观测的资料(此时间内没有正式出版的《地磁观测报告》)对拉萨地磁台单台地磁场的长期变化,以短期变化日变幅的资料作个简单的统计分析。统计结果表明该台地磁场的长期变化,处于一个转折的时期。日变幅的变化大体呈现以11年为周期的变化规律并受太阳活动的控制。     

中国地磁台环境场的计算与分析

根据国际参考地磁场(IGRF)模型,计算出1945年5月—1990年5月中国部分地磁台的计算年均值,并与相应观测年均值比较,计算出地磁台各个地磁要素的磁异常值以及地磁台异常场的模量,本文的计算结果将为认识地磁台的地磁场环境、地磁台站资料评比提供依据。     

香港国际机场地磁测量结果初步研究

广东省地震局地磁项目测量组分别于2010年和2015年对香港国际机场磁罗经校正场(CCP)地磁场总强度F、磁偏角D、磁倾角Ⅰ进行了科学、规范、准确的地磁绝对测量。利用肇庆地磁台高精度的数字地磁观测资料,将香港国际机场磁罗经校正场(CCP)内各个测点在不同时间的测量数据进行了通化处理。根据2010年和2015年的地磁测量结果及香港地区历史地磁观测资料,通过初步研究可以看出香港国际机场地磁场F、D、I三要素时间变化特征及变化趋势与肇庆地磁台长期观测结果基本一致。香港国际机场地磁测量不仅是项严谨的工程项目测量任务,它还为香港地区地磁场变化的研究取得了第一手宝贵的观测数据,具有一定的地磁学研究价值。     

拉萨地磁台地磁场的变化

拉萨地磁台是我国海拔高度最高的一个地磁台站。1957年7月1日正式投入观测。台址在拉萨河谷盆地中央,地面两公尺以下为砾石冲积层,地面磁场梯度为1纳特/米,分布比较均匀。拉萨地磁台从建台至今已近三十年,其间取得了较连续可靠的地磁观测资料。为探讨该台地磁场的变化规律及特征,本文利用已正式出版的拉萨台《地磁观测报告》1—18卷(1957—1974年)和1975—1984年部分绝对观测仪器直接观测的资料     

华南地区地磁场长期变化特征

使用华南地区5个国家基准地磁台2008—2018年地磁观测数据,通过对磁偏角D、磁倾角I、总强度F、北向分量X、东向分量Y、水平分量H、垂直分量Z月均值及年变率的分析,研究该区地磁场长期变化特征。结果表明,华南地区5个地磁台近10年来七要素月均值及年变率均呈缓慢变化趋势,且变化量相当,反映了该区域地磁场长期变化的特征。     

新疆地震活动区的地磁观测与研究

新疆地区是中国最活跃的地震区之一.为了监测新疆地区潜在的强烈地震,2003年在该地区建立了N和S两个地磁测网并进行了地磁三分量测量.在N和S两个测网所选建的51个测点周围环境良好,地磁梯度小,适宜地磁测量.在野外测量中,使用性能稳定可靠的G-856磁力仪、DI磁力仪与GPS仪器,应用GPS测定方位角,DI磁力仪测量地磁偏角D与倾角I,G-856磁力仪测量总强度F.应用新疆地区乌鲁木齐与喀什地磁台站的资料,分别通化了N和S两个测网的地磁测量资料.该地磁通化值的平均标准偏差σ为:F的σf=0.20 nT;D的σd=0.06′;I的σI=0.03′,表明地磁测量资料准确可靠.根据上述地磁测量资料,应用精度高的spline方法,得到了N与S测网地磁场及其异常场的分布.结果表明,该地磁场及其异常场的分布,可以准确地描述N与S测网的地磁场及其地磁异常场.该地磁分布为今后在新疆地区的震磁研究与地震监测提供了良好的地磁参考场.     

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.     

地磁观测台网参考背景噪声指标及应用

中国地磁观测台网台站配备多种高精度连续观测仪器,获得大量数字化观测数据。为有效监控仪器运行状态、台站观测环境及观测数据质量,地磁观测台网引入多个数据评价指标,参考背景噪声即为其中一个重要指标,分析该指标在国际地磁静、扰日以及不同时间段的分布特征,评估其有效性,并利用观测数据验证其合理性。该指标可有效监控数据质量,及时反映地磁台观测运行中存在的问题,作为评估地磁观测台网对地磁场活动最小分辨能力的指标,尚蕴藏其他变化特征。参考背景噪声指标在数据质量监控和数据分析中具有一定应用价值。     

北京地区地磁场Sq强度的季节变化和长期变化

本文利用北京地区的北京台（BJI）和北京十三陵台（BMT）的地磁场X、Y和Z分量时均值数据,研究了1960年至2013年期间该地区地磁场Sq强度的季节变化和长期变化.结果表明：（1）BJI台和BMT台的地磁场Sq不仅变幅相近,而且具有一致的地方时变化、季节变化、太阳活动周变化和长期变化.（2）BJI台和BMT台Sq强度的逐月变化,其中A_Sq（X）主要表现为春秋增强而冬夏减弱的季节变化.A_Sq（Y）呈现出夏季增强的半年变化.A_Sq（Z）变化较为复杂.虽然在5月和9月出现减小,但是总体来看,其变化曲线也具有夏季增强的半年变化特征.同时,Sq强度与太阳活动F₁₀₇指数之间存在明显的正相关关系,具有一致的11年太阳活动周变化和长期变化,反映出了Sq与太阳活动之间的密切关系.（3）BJI台和BMT台Sq强度差值dA_Sq表明,在大多数年份,两个台站的Sq强度之差一般不超过±2 nT,同时没有明显的季节或年周期变化特征.在2000年和2001年太阳活动高年,dA_Sq出现显著增强,最大可达12.3 nT.反映出了北京地区Sq场强度梯度的剧烈扰动与太阳活动之间的密切关系,意味着在太阳活动高年,Sq电离层发电机电流的局部结构可能发生了明显的改变.     

C-RESPONSES ESTIMATION OF ISOMERIC GEOMAGNETIC DATA IN CHINA

Geomagnetic depth sounding is an effective method for exploring deep structure of the earth. There are dense geomagnetic observatories in China, which lays a foundation to obtain the electrical structure of the transition zone and the upper part of the lower mantle beneath China. However, the corresponding C-responses estimation methods which are applied now cannot get the stable C-responses for many observatories. Thus, a large amount of geomagnetic data is wasted. Therefore, in order to make full use of the geomagnetic data, the estimation of C-responses needs to be systematically studied. Because of the heterogeneous characteristics of the data quality of China's geomagnetic observation data, such as the quality of the data, the length of the record, the types of data(absolute and relative observation)and data discontinuity condition, many geomagnetic data are abandoned, this limits the resolution of mantle electrical structure studies. In this paper, the following techniques are used to improve the stability of the data and increase the number of the available geomagnetic observatories, in the meantime, the stability of the C-responses curves can be effectively improved:1)obtaining the stable spectrums of the different components for each frequency by the BIRRP(Bounded Influence, Remote Reference Processing)software, and using the global smoothing technique to suppress data noise on geomagnetic data; 2)As for the geomagnetic data which only records the relative variation of the D, H and Z components and doesn't have the baseline value, the horizontal component is decomposed by the approximate estimation method to obtain the C-responses of the relative variation data, and then the relative variation data is used directly for the C-responses estimation; 3)the effects of discontinuous data and short-record data on C-responses estimation are discussed. Under normal conditions, the discontinuity of the data has little influence on C-responses, and when the data length is shorter than 5 years, we can hardly get the available C-responses whose periods are longer than 40 days. All these experiments can provide a basis for the data processing of these kinds of observation data; 4)for coastal observatories, the ratio method is used to eliminate the influence of ocean effect on the C-responses functions. After carefully processing the data of more than 100 geomagnetic observatories in China by the above techniques, the stable C-responses function of 42 observatories is finally obtained, among them, the number of the observatories with C-responses ranging from 1.3 to 113.7 days is 24, and the observatories with C-responses ranging from 1.3 to 42.6 days are 18. The techniques of this paper can process heterogeneous data well and obtain more stable C-responses, which provides more basic data for high-resolution geomagnetic depth sounding inversion researches in China.     

绝对观测时段对地磁基线值观测质量影响的分析研究

基线值的观测质量是综合评价地磁台观测资料质量的一个重要指标。根据肇庆地磁台2007年9月18日进行的连续46组绝对观测数据．分析研究了相应时段基线值的稳定性及精度。研究结果表明,在磁静日的不同时段进行的绝对观测对基线值的稳定性影响较小,基线值观测精度较高。     

150 years of magnetic observatories: Recent researches on world data

A joint Discussion Meeting of the Royal Astronomical Society and the Royal Irish Academy, held on January 11th, 1991, commemorated the establishment of some early magnetic observatories, discussed recent research using global geomagnetic data and described the present status of magnetic observatories in the United Kingdom. The observatory and instruments at the Dublin magnetic observatory; the origins of the Greenwich magnetic observatory, and why it eventually had to be resited; and the history of the Munich magnetic observatory formed the historical part of the proceedings. Current research topics discussed were the geomagnetic secular variation and deep Earth structure and dynamics; fluid flow patterns near the top of the core; the origin of the annual variation of the geomagnetic field; results of an analysis of monthly means from some British observatories; a new theory of the geomagnetic daily variation; and the interactions between ionospheric science and geomagnetism. The present-day observatory scene was described in terms of the information that can be derived from the almost 40 year series of data from Hartland magnetic observatory; of the methods used to process data from the three UK magnetic observatories, which nowadays are operated automatically and remotely; and (a look into the future) of a new project, INTERMAGNET, which aims to make available, in near real time, data from the world-wide network of magnetic observatories.     

基于地磁台站数据对磁暴期间环电流和场向电流的分布特征研究

磁暴的发生与环电流的变化密切相关.除了对称环电流外,部分环电流在磁暴的发展过程中也起到了重要的作用,同时部分环电流通过场向电流与极区电离层中的电流形成回路.本文应用INTERMAGNET地磁台网北半球中低纬区域地磁台站数据,对不同强度4个磁暴事件主相和恢复相期间部分环电流和场向电流的磁地方时分布进行了分析和讨论.对于每一个磁暴事件,在低纬地区（地磁纬度约0°—40°N）选用地磁经度上大致均匀的8个台站,通过坐标转换计算平行于磁偶极轴的地磁场水平分量H来分析磁暴期间环电流所引起的磁场扰动;在低纬地区8个台站的基础上增加中纬地区（地磁纬度约40°N—60°N）地磁经度上大致均匀的6个台站,计算地磁坐标系下地磁场东西分量Y来分析磁暴期间场向电流在中低纬地区引起的磁场扰动.结果表明,磁暴主相期间的部分环电流主要作用于磁地方时昏侧和夜侧扇区,并且主相和恢复相期间部分环电流引起的磁场变化随着磁暴级别的增大而增大;磁暴主相期间向下的场向电流多出现在夜侧至晨侧扇区,向上的场向电流多出现在昏侧至午后扇区,且中纬地区向下和向上场向电流的展布范围明显大于低纬地区;恢复相期间弱、中磁暴事件的场向电流呈现与部分环电流相同的减弱趋势,而强、大磁暴事件在恢复相末期场向电流引起的磁场变化明显不同于恢复相的其他时刻,这可能与高纬较强的亚暴活动有关.