传导网络中的地磁灾害（二）

地磁对地面电力系统影响的观测已有150年的历史了(见图1；也见．Boteler，2001a)。图1表示的事件只是那些能够与特定地磁扰动有关的事件，而由累积效应造成的某些电力中断或许从来就没有把它们与地磁扰动相联系过。这种累积作用一般与管线的腐蚀有关。现在已证实，地磁感应电流也可能在变压器增压发电机中积累应力(Kappenman，1996)。     

地磁感应电流（GIC）的作用与评估

地磁感应电流（GIC）可能对各种人工长距离导电体造成影响与危害.地磁扰动产生的感应电场的强度与地磁场强度、地下电阻率结构相关,在导电系统内生成的GIC的强度则同时与导电系统的内在结构有关.计算了加拿大Manitoba省三个典型地区在2000年7月15日的一个强烈磁暴期间产生的感应电场.通过对地磁活动性的统计分析,估计加拿大魁北克电网可能经受的最大GIC达每相78A（一年一次）和234A（每十年一次）.     

地磁感应电流研究综述

因太阳活动而引起的地磁扰动,会在地球表面感生出地电场,从而在地表附近的导体系统中产生地磁感应电流(GICs).太阳表面的异常活动而引起的磁暴会导致强烈的GICs,严重威胁电信设备、电网、油气管道和铁路运输网络等基础设施系统的安全运行,已经成为最严重的空间天气灾害之一.因此,对GICs进行深入研究以建立对其做出迅速预测的能力,在科学和应用方面都有重要意义.本文综述了GICs的研究进展,从引入空间天气的概念开始,将GICs作为从太阳活动到太阳风再到地球扰动的空间天气链的最终环节;重点阐述了GICs的计算中所涉及的三个步骤:地球表面地磁场重建、感应地电场的计算,以及地面导体系统中GICs计算;对每一步骤中主要方法的相关原理和应用做了简要介绍与评估;最后总结了当前GICs的研究现状,并对未来GICs的研究方向与挑战进行了展望.     

GSFC（9/80）地磁模型的评价和中国地磁台站异常值的确定

本文利用1960—1980年中国地磁台站资料检验了GSFC（9/80）地磁模型,结果表明该模型是成功的。据此通过地磁台站1960—1980年的观测值与GSFC（9/80）模型计算值的比较,确定了中国地磁台站的异常值。本文还建议在基本磁场的研究中从台站观测年均值中减去较精确测定的台站磁异常值,以提高资料的精确度。     

GSFC（9/80）地磁模型的评价和中国地磁台站异常值的确定

本文利用1960-1980年中国地磁台站资料检验了GSFC（9/80）地磁模型,结果表明该模型是成功的。据此通过地磁台站1960-1980年的观测值与GSFC（9/80）模型计算值的比较,确定了中国地磁台站的异常值。本文还建议在基本磁场的研究中从台站观测年均值中减去较精确测定的台站磁异常值,以提高资料的精确度。     

两次磁暴期间广东电网地磁感应电流的分析

地磁感应电流(Geomagnetically Induced Current, GIC)会对低纬和赤道地区高压电网安全运行构成威胁.本文利用广东肇庆地磁台在2006年12月14—15日,2015年3月17日两个磁暴发生期间监测到的地磁场数据,研究和计算了广东500 kV电网两条输电线路上由地磁暴激发的GIC,并利用NASA Space Physics Data Facility网站提供的太阳风和行星际磁场数据分析了该区电离层赤道电急流(Equatorial Electrojet, EEJ).结果显示:广东500 kV电网输电线路易受地磁暴引发的GIC干扰.GIC除和输电线路的长度、线路所处的地貌特征、沿海输电线路遭受到的海岸效应有关外,赤道电急流在GIC的激发方面起着重要的作用.赤道电急流对GIC的影响发生在地磁暴的急始期,也发生于地磁暴的主相期,和行星际磁场B_z在太阳风动压增加时产生的南向偏转有关.     

中国（东亚）地磁台链建设及其观测与国际地磁卫星台网

本文对中国（东亚）地磁台链的漠河,北京十三陵,三亚和南极长城站与中山站地磁台的建设及其观测研究做了较系统的总结,北京地磁中心,南极长城站与中山站地磁台是中国首批实现了数字化的地磁台,为中国地磁台链参加了国际地磁卫星（ＩＮＴＥＲＭＡＧＮＥＴ）奠定了基础,此外,本文对国际地磁卫星台网做了简单介绍。     

印尼海啸地震引发的异常地磁扰动

对北高加索地球物理观测台站（埃尔布鲁斯火山地区）记录的地磁变化的分析已经完成。识别出在印度尼西亚灾难性的海啸地震形成期间观测到了准谐波地磁异常干扰,描述了地球磁场变化结构的形态效应。所引用的实验结果使我们大概了解了地磁活动性和一些海啸地震的相关内容。在所有的观测实例中,地震事件都发生在磁场各分量之间的特定比条件下;并发现在磁场变化结构中,我们成功识别出反映该研究区内海啸地震孕育和发展条件的地磁扰动超低频准谐波波形。本文中并不考虑海啸地震的预测,因为即便我们能在某些特定指标上识别出地磁场,但是目前在震源区,地震事件的震源位置和发震时间都还存在不确定性。     

贴近度在地磁分类预报中的应用

本文运用模糊数学中贴近度、从属函数和综合评判法,结合日冕物质抛射的太阳观测和其引起的行星际太阳风暴的行星际闪烁观测,提出预测经IPS认证的行星际激波引起的地磁扰动强弱程度的贴近度法.以1997～2003年期间74个IPS认证的CME-激波引起的磁扰事件的分析研究为基础,给出了用来评判磁扰研究的5个聚类指标及它们的加权集,利用综合评判法给出了小、中、大三类事件的典型集.针对每个事件建立模糊集,根据此模糊集与典型集贴近度的大小对磁扰事件进行分类预报.初步研究结果表明,对于所研究的74个磁扰事件而言,小磁扰事件预报准确率为53.3%;中磁扰事件预报准确率为100%,大磁扰事件预报准确率为90.20%,此方法平均准确率达到84%,这是模糊数学的贴近度在地磁扰动研究中的一种有效的应用.     

一种地磁（△Z）化极方法

地磁异常ΔZ受到岩石斜磁化方向畸变。应用函表示ΔZ后,能将磁异常ΔZ化到磁极而消除了这一畸变。由此得出垂直磁化磁异常三分量ΔZ⊥、ΔX⊥、ΔY⊥,它们的导数以及向上和向下延拓公式。这一方法将有助于地磁资料的进一步解释。     

一种地磁（△Z）化极方法

地磁异常ΔZ受到岩石斜磁化方向畸变。应用函表示ΔZ后,能将磁异常ΔZ化到磁极而消除了这一畸变。由此得出垂直磁化磁异常三分量ΔZ_⊥、ΔX_⊥、ΔY_⊥,它们的导数以及向上和向下延拓公式。这一方法将有助于地磁资料的进一步解释。     

耀斑-行星际激波结构与相应地磁扰动结构间关系的分析（Ⅰ）

利用297个耀斑-行星际激波-地磁扰动事件,统计研究了耀斑-行星际激波等离子体结构与相应磁扰结构间的关系,新的发现是:当激波面后的磁场南、北分量不大时,激波等离子体结构决定着相应磁扰的基本结构形态,特别是等离子体热状态与相应磁扰的恢复相关系十分密切.由本文定义的激波能量传输指数——FS指数对相应地磁扰动能给出较好的描述.推论:除磁重联这类能量传输机制外,对于行星际磁场南、北分量较小时,还可能存在以等离子体过程为基础的决定磁扰变化结构的太阳风-磁层能量传输机制,应进一步研究.     

耀斑-行星际激波结构与相应地磁扰动结构间关系的分析（Ⅰ）

利用297个耀斑-行星际激波-地磁扰动事件,统计研究了耀斑-行星际激波等离子体结构与相应磁扰结构间的关系,新的发现是:当激波面后的磁场南、北分量不大时,激波等离子体结构决定着相应磁扰的基本结构形态,特别是等离子体热状态与相应磁扰的恢复相关系十分密切.由本文定义的激波能量传输指数--FS指数对相应地磁扰动能给出较好的描述.推论:除磁重联这类能量传输机制外,对于行星际磁场南、北分量较小时,还可能存在以等离子体过程为基础的决定磁扰变化结构的太阳风-磁层能量传输机制,应进一步研究.     

2001年1月26日印度地震期间法国吕斯特雷低噪声地下实验室（LSBB）的地震与地磁同步测量

自法国核导弹系统基地的地下发射控制室退役后，整个装置已转为跨学科的地下实验室。LSBB是唯一的低噪声地下实验室，最初用于军事目的，位于远离大城市、工业和交通发达地区的吕贝龙公园。该实验室最深达地表以下500m。在这一深度处安装着一个巨大的非常规屏蔽的圆形筒，它不含μ金属，体积为1268m^3，在10Hz以上的残留电磁噪声低于2fTHz^-1/2。因此，10HZ以下的地磁场脉动都可以在非常低的噪声水平下用低Te的SQUID3-D地磁仪记录到。自2001年以来，运用主地下通道的拓扑结构，一直运行着一个宽带地下地震台阵。本文对2001年1月26日印度地震期间由该地下地震台阵和地磁传感器同步记录的观测资料进行分析。由远震(相距6250km)地震波引起的磁场扰动的证据，得到了地震与磁信号的偏振分析结果的支持。频谱分析显示出扰动特殊频段与诸如山体结构内地下水流加速的物理过程有关。     

在耀斑-日球电流片坐标系中——研究耀斑-激波相应地磁扰动的分布特征（Ⅱ）

本文采用一种新的坐标系——耀斑-日球电流片坐标系,对1966—1982年间由耀斑-激波所引起的277个耀斑-地磁扰动事件进行了分析.初步结果是:1.耀斑-地磁扰动事件在该坐标系中相对日球电流片的随机分布呈高斯分布,极大值在电流片附近;2.当地球和耀斑位于日球电流片同侧时,地磁扰动事件频次远高于异侧;3.地磁扰动强弱在该坐标系中的分布,亦呈现了同侧高于异侧,且极大值多在日球电流片附近;4.耀斑-激波能流密度ρ2V23及其跃变量ρ2V23-ρ1V13在该坐标系中具有十分类似于相应磁扰水平的分布,其离散程度后者略大于前者. 根据本文的结果可以看出,对耀斑-地磁扰动研究来说,近太阳日球电流片的存在是一个重要的特征面,它对耀斑-地磁扰动的产生和强弱水平有重要影响,使太阳耀斑活动与地磁活动效应之间的对应关系变得复杂化了.     

在耀斑-日球电流片坐标系中——研究耀斑-激波相应地磁扰动的分布特征（Ⅱ）

本文采用一种新的坐标系--耀斑-日球电流片坐标系,对1966-1982年间由耀斑-激波所引起的277个耀斑-地磁扰动事件进行了分析.初步结果是:1.耀斑-地磁扰动事件在该坐标系中相对日球电流片的随机分布呈高斯分布,极大值在电流片附近;2.当地球和耀斑位于日球电流片同侧时,地磁扰动事件频次远高于异侧;3.地磁扰动强弱在该坐标系中的分布,亦呈现了同侧高于异侧,且极大值多在日球电流片附近;4.耀斑-激波能流密度ρ₂V₂³及其跃变量ρ₂V₂³-ρ₁V₁³在该坐标系中具有十分类似于相应磁扰水平的分布,其离散程度后者略大于前者. 根据本文的结果可以看出,对耀斑-地磁扰动研究来说,近太阳日球电流片的存在是一个重要的特征面,它对耀斑-地磁扰动的产生和强弱水平有重要影响,使太阳耀斑活动与地磁活动效应之间的对应关系变得复杂化了.     

带电粒子穿入地磁場的一种机制（一）

自从辛格用輻射带內电性粒子运动所形成的电流环,成功地解释磁暴主相形成的机制以来,这些带电粒子的来源就成为磁暴主相理論的一个重要問題。本文以两度空間双曲线磁場,对带电粒子的軌道进行初步計算表明:由于貭子和电子的反射方向不同,在中性点附近可以形成由东向西的极化电場。在这个电場的作用下,带电粒子的飘移运动可以通过中性点穿入地磁层而被捕获。据初步估計,我們的計算与帕克尔等的理論結果相符,并可以解释磁暴主相。     

带电粒子穿入地磁場的一种机制（一）

自从辛格用輻射带內电性粒子运动所形成的电流环,成功地解释磁暴主相形成的机制以来,这些带电粒子的来源就成为磁暴主相理論的一个重要問題。本文以两度空間双曲线磁場,对带电粒子的軌道进行初步計算表明:由于貭子和电子的反射方向不同,在中性点附近可以形成由东向西的极化电場。在这个电場的作用下,带电粒子的飘移运动可以通过中性点穿入地磁层而被捕获。据初步估計,我們的計算与帕克尔等的理論結果相符,并可以解释磁暴主相。