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地磁长期变化信号提取和模型预测精度评估
引用本文:毛宁, 陈石, 杨永友, 吴旭, 李永波. 2023. 地磁长期变化信号提取和模型预测精度评估. 地球物理学报, 66(8): 3302-3315, doi: 10.6038/cjg2022Q0499
作者姓名:毛宁  陈石  杨永友  吴旭  李永波
作者单位:1. 中国地震局地球物理研究所, 北京 100081;; 2. 北京白家疃地球科学国家野外科学观测研究站, 北京 100095;; 3. 中国科学院地质与地球物理研究所, 北京 100029;; 4. 中国科学院深地资源装备技术工程实验室, 北京 100029
基金项目:国家自然科学基金(U1839207, U1939205, 41974095)和中国科学院A类战略性先导科技专项"智能导钻技术装备体系与相关理论研究"课题"高精度姿态测量系统"(XDA14030201)支持联合资助
摘    要:

高精度地磁场信息在地球物理导航等领域有着广泛应用,一般依靠地磁场模型来预测未来磁场的时空状态变化特征.本文基于中国大陆10个地磁基准台站2009—2022年的连续矢量观测数据,通过月均值年差分和主成分分析方法剔除外源干扰场,进一步去除岩石圈磁场,提取得到了主磁场长期变化信号,并将其与IGRF和WMM系列主磁场模型结果进行对比.通过引入绝对误差、均方根误差等指标,定量评估了IGRF-12和WMM2015模型在中国大陆区域内1—5年尺度的预测精度.结果表明,IGRF-12和WMM2015模型均能总体反映我国大陆主磁场长期变化趋势,两者总场强度的5年均方根误差分别为54.
19 nT和15.86 nT,WMM2015模型预测的7个地磁要素的精度均优于IGRF-12.模型误差会随时间逐渐增大,两模型总场强度的1年期最大误差为13 nT,5年期最大误差可达153.65 nT,难以满足高精度定向钻井等领域的地磁导航需求,因此,有必要结合地磁台等观测资料,研制年周期地磁场快速长期变化模型.




关 键 词:地球磁场   IGRF   WMM   长期变化   地磁导航
收稿时间:2022-06-26
修稿时间:2023-06-08
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