Weimer电场模式在地球磁层内的特征

地球磁层中的电场是研究磁层物理的重要参数,目前常用的对流电场有均匀晨昏电场和投影电场.电离层电场可以看做磁层电场沿磁力线在电离层的投影,本文选取的电离层电场模型为Weimer(2001模式)电场.利用T96磁场模式,沿磁力线将电离层电场投影到磁层空间,得到一个新的磁层电场模式,并讨论了磁暴、行星际磁场(IMF)、太阳风参数和亚暴等对磁层电场的影响.利用该模型计算的电场结果与卫星探测结果相符.     

中低纬度电离层对太阳风状态的响应

本文讨论了行星际磁场B₂分量变化时内磁层和中低纬度电离层的响应.指出B₂变化引起的磁层大尺度对流电场的变化在一定条件下有可能透入内磁层,并沿磁力线映射到中低纬度电离层,在那里产生电场和电流体系,从而使S_q电流体系发生畸变,并在地面磁场中反映出来.数值计算表明,当△B₂<0时,S_q电流体系的焦点向东和向高纬移动,地面磁场会观测到数伽马的变化.这就为中低纬地磁观测诊断磁层和太阳风状态提供了一种可能性.此外,本文还用上述物理过程解释了赤道地区一些高空物理现象,如B₂倒转时电离层漂移速度的变化,赤道磁场异常以及赤道q型偶现E层的消失等等.     

2018年8月5日印度尼西亚地震震前电离层异常特征

基于2018年8月5日印度尼西亚地震震中（116.45°E,8.33°S）附近的澳大利亚达尔文站和位于震中磁力线共轭区域的武汉站的电离层测高仪观测数据,以及相同区域全球卫星导航系统接收机的观测数据,对该地震震前的电离层异常扰动特征进行了分析。结果显示,震前同时观测到了电离层F₂层临界频率（f_oF2）和总电子含量（TEC）时间序列的异常。基于岩石圈-大气层-电离层直流电场耦合模式和美国国家大气研究中心的热层-电离层环流耦合模式（NCAR/HAO TIEGCM）对震前震中及其对应磁力线共轭点区域的电子密度异常进行了模拟,模拟结果表明,在地震异常电场的作用下,地震区域及其对应半球的磁共轭区域的TEC和电离层F₂层峰值电子密度N_mF2发生了明显扰动。      

全球电离层VLF电场功率谱特征

分析2006年3月至2009年2月DEMETER卫星VLF电场功率谱数据发现,卫星高度上全球电离层电场功率谱有以下特征:高纬度区域电场辐射强度平均高于低纬度区域,几个地磁场异常区相应的电场辐射增强;全球电场功率谱,向阳侧强于夜侧,大陆强于海洋,夏季强于分点季,冬季最弱;不同频段的电场功率谱特征有显著差异,某些频段的功率...     

垂直电场观测试验及数据初步分析

地震发生前的电磁异常现象已被地面、卫星等多种观测手段观测到．目前,我国已经建成了100多个水平地电场观测台站,然而对于垂直电场的观测仍是一个空白．自2009年4月开始,在甘肃天祝地震前兆科学台阵的红沙湾、黄羊川、松山建立了3个垂直电场观测试验站,进行垂直地电场的试验观测,在我国专门的垂直地电场观测试验研究尚属首次．通过近1年的观测试验,取得了有价值的观测资料．从数据的初步结果来看,垂直电场的日变化形态清晰,黄羊川和松山观测数据的日变幅度在16 mV/km左右,红沙湾观测数据的日变幅度在8 mV/km左右;垂直电场日变化周期的主要成分是24小时的全日波,其次是12小时周期的半日波．      

基于人工源的甚低频电磁波空间传播特征统计分析

利用2005年1月至2010年11月DEMETER卫星记录的NWC发射站的VLF电场功率谱数据,采用指数拟合的方法,分析了VLF电磁波在卫星高度激发的电场空间分布和衰减特征.研究结果表明:(1)VLF电场在发射站上空及其磁共轭区有着很强的对应关系,存在南、北2个强电场中心涡;(2)相对于发射站的位置,VLF电场中心点具有经度和纬度偏移,日侧地磁经度偏移均值大于夜侧,而地磁纬度偏移均值则小于夜侧;(3)日侧VLF电场强度呈现出周期性的年变化;(4)在VLF电场中心10°范围内,电场强度随距离快速衰减,衰减常数b在长达6年的时间内保持稳定.在以上研究结果基础上初步构建的卫星高度人工源电磁波空间分布特征,将为研究地表-电离层电磁波传播机理提供基础技术支撑.     

中国中东部地区地震电离层低频电场扰动频段及背景时段选取分析

诸多卫星观测结果表明,地震前后电离层会出现宽频带电场扰动,而背景场时频段的合理选取是电离层电场扰动提取的基础.本研究遴选了地磁活动平静期(Dst＞-30 nT,Kp＜3)飞越中国中东部地区(29°N—39°N,107°E-117°E)长达6年共计1527轨DEMETER卫星数据,在电离层低频电场随频率和时间的变化特征分...     

基于GNSS数据的朝鲜核爆电离层效应观测研究

本文分析了电离层对2009年、2013年和2016年朝鲜核试验中地下核爆(Underground Nuclear Explosion,UNE)的响应.利用南北半球IGS站的GNSS-TEC观测数据,发现了在3次核试验期间的磁共轭电离层扰动现象.观测结果表明,3次UNE所产生的电离层扰动分别以228m·s-1、173m·s-1和147m·s-1的速度从核试验爆心地区径向传播.本文研究提出,UNE所产生的电离层TEC扰动是岩石圈-大气层-电离层耦合(Lithosphere-Atmosphere-Ionosphere Coupling,LAIC)电场渗透到电离层高度引发电动力学过程的结果.此外,LAIC电场可以沿磁力线映射到共轭半球,从而在共轭地区造成电离层TEC扰动.因此,在核试验地区附近以及其对应的磁共轭地区,UNE所产生的LAIC电场在电离层TEC扰动的形成中起着关键性的作用.     

2018年松原MS 5.7地震地电场变化特征

<正>1研究背景地电场主要包括大地电场和自然电场,大地电场的场源是高空电离层、磁层、对流层的电流体系的电磁感应,其影响分布于整个地表。20世纪70年代后,希腊、法国、日本等国家把地电场应用于地震等自然灾害的监测预警。我国地电场观测与地震预测研究始于1966年3月22日邢台M_S 7.2地震后,并记录到不少震前异常变化。例如：1975年辽宁海城地震前,海城虎庄邮电支队和冶金102队应用观测地面两点间地电流异常,成功预报此次地震;20世纪80年代希腊学者Varotsos(1984)应用多极距观测法,解决了地电场观测系统噪声问题;席继楼等(2020)应用传统的时间序列统计法,分析了2019年四川长宁M_S 6.0地震前后仙女台方位角异常变化。     

数值模拟日侧磁场重联对极盖等离子体云块形成的影响

极盖等离子体云块是极区空间天气重要现象之一,其形成过程是当前重要研究课题.观测表明,日侧磁场重联对应的极区电离层高速流可能对舌状等离子体(TOI)形成"切割"作用,最终形成极盖等离子体云块.伴随磁场重联,同时存在极光粒子沉降,会引起F层等离子体密度的增大,阻碍"切割"效应.本文利用耦合极区电离层模型,模拟研究电场和软电子沉降共同作用下F层等离子体密度的演化.结果表明,在局部电离层电场大于一定数值(80 mV)的情况下,"切割"效应能有效发生.并详细分析了"切割"效应发生时等离子体各参量的演化过程,对"切割"效应的内在物理过程进行了探讨.     

不同方位甚低频电磁波衰减的初步研究*

利用2005—2010年DEMETER卫星记录NWC发射站的19.8kHz电场功率谱数据,采用统计和线性拟合等方法,研究了NWC站发射的电磁波在顶部电离层及磁共轭区激发的电场效应及其在不同方位的衰减特性。结果发现:(1)在NWC发射站上空,卫星记录电场呈椭圆状扩散分布,电场最强中心点位置相对地面人工源位置有一定偏移;(2)研究区上空电场北部衰减梯度最小,东部衰减梯度最大;(3)在其磁共轭区,南部电场衰减梯度最小,北部衰减梯度最大。综合分析认为人工源(NWC)发射的VLF电磁波传播到电离层高度后,受地磁场影响,电磁波主要沿磁力线方向传播,空间电场最强中心点位置相对发射站的位置发生偏移,向磁赤道方向倾斜,而且偏于磁赤道方向的电场衰减梯度最小。     

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。     

ZD9A型地电场仪的架设与调试分析

通过对新疆乌恰地震台附近的地形地貌，水文地质勘察以及介质的电学特性进行了科学的分析论证，认为，该台址条件有利于地电场仪的观测。ZD9A型地电场仪在该台架设与调试后，通过对该仪器的各项仪器指标、观测记录和标定结果的检测分析后，认为，该仪器的各项指标达到了规范的要求，工作正常，并且记录到了正常的地电场日变化形态。此次架台的成功为进一步开展地电场观测工作和为地震预报提供前兆资料奠定了基础。     

NWC通信台在电离层中激发电磁响应的时变特征

本文利用DEMETER卫星VLF频段电场和磁场频谱数据对DEMETER卫星运行期间2005年至2009年澳大利亚甚低频(Very Low Frequency)通信台NWC发射的通信信号造成的电离层电磁响应的日变化、季节变化及年变化特征进行了统计分析,统计结果表明电磁响应日变化显著,夜间电场强度明显增强可达40dB,磁场变化略小也可为15dB左右,而季节变化不显著,年变化主要受太阳活动的影响,太阳活动越强,电磁响应越小.为解释数据分析结果,对地-电离层电磁波传播过程采用传递矩阵方法进行了模拟计算,模拟结果与数据分析的结果一致.我们认为这种随时间变化的特点可能由250km以下电离层电子密度分布特征导致,因此研究250km以下的电离层电子密度变化可能对寻找地震电离层电磁异常有重要意义.     

地震前后电离层截止频率处电场频谱强度变化分析——以2006年汤加Mw8.o地震为例

以汤加Mw8.0地震为例,着重分析了DEMETER卫星记录中截止频率附近电磁场频谱在震前的异常演化特征.根据地震前后该区域3个月的数据对比,发现电场频谱增强与地震孕育的关系很不明显.而长时间、大范围的电场频谱减弱现象可能更值得关注,白天和夜间的电场频谱显示同一特征.2006年夏秋季节38次6级以上强震短期异常的统计平均...     

延庆地震台地电场资料浅析

利用延庆地震台2004年地电场的观测资料,研究其变化情况,分析引起其变化的具体原因,结果表明:延庆地震台地电场的观测容易受到磁暴、雷雨等干扰,电极的极化影响最为严重,这些因素给地电场震前中短期异常的识别带来了困难,但是从短期来看,地电场观测精度较高,对场地的电磁变化反映比较灵敏。     

DEMETER卫星监测的极低频和超低频电磁场数据分析

分析了DEMETER卫星上测量的极低频(ELF, 3—30 Hz)和超低频(SLF, 30—300 Hz)水平磁场. 其统计变化规律与地面上实测的此频段大气噪声变化规律一致, 并且数值差异也符合电波传播规律, 说明卫星上监测的电磁场来源于地面. 同时对DEMETER卫星上测量的ELF和SLF归一化波阻抗进行了深入地分析, 由电子密度与离子密度计算出的归一化波阻抗与由实测电磁场计算出的归一化波阻抗均有差异. 现有观测资料并不完全“自洽”, 尚有问题需深入研究.      

源自多个大电流源的华东地区地电场空间变化特征

在地震电磁学研究中,电流在地下流动特征与构造关系是一个非常重要的问题.多个强电流源的存在和大范围地电场观测站的分布格局为我们研究这个问题提供了更好的机会.本文通过利用上海及其周边地区4个地点不同的高压换流站接地极向地下注入的大电流(1200~4780A)信号,研究了华东地区8个台站组成的地电场观测台网接收到的附加地电场信号,推进了对地电流在地下传播特征的认识.研究显示:1从幅度特征而言,对于源自不同的大电流信号,各台站观测到的附加地电场信号幅度特征有很大不同,而近处的浦东台只能观测到南桥大电流源的信号而观测不到其他3个大电流源发出的信号,存在着所谓的"敏感点"效应;2对于上海地区4个接地极大电流而言,能够观测到源自它们的附加地电场的台站最远为350km,在更远的台站则观测不到.3从均匀度方面而言,在每个台站对于不同的信号源,记录到的附加地电场信号在各方向上的长极距和短极距信号幅度之比可以有很大变化;4在方位特征上,只有崇明台站接收到的同里接地极和华新接地极大电流信号的计算方位度数与实际方位度数误差最小,分别为0.2°和0.8°.而在距离各个信号源最近的青浦台,这种误差要比崇明台站的大;5极化方向特征显示,在青浦台和崇明台所观测到的附加地电场信号中,存在着同一方向上长、短极距信号极化方向是反向的现象,这与常理相悖,怎样解释该现象有待于今后进一步研究.本文从点电流源与台站测线布局构成的装置系统、大区域介质非均匀性、台站测区以及附近地区的介质细结构的影响三个方面,对上述特征进行了较深入的分析和解释.     

西藏改则6.9级地震前的电离层电磁扰动

2008年1月9日西藏改则县发生6.9级地震, 震前2天法国DEMETER卫星飞过震中上空时记录到离子温度(Ti)和超低频电场异常。 文中通过震前10天内多条轨道的数据对比和分析处理, 对空间异常的识别和判定给出了两种有效的方法, 同时也积累了空间地震电磁前兆震例和异常信号判别的经验。     

星载电场数据处理方法研究

给出一种新的非线性、非平稳信号的处理方法——HHT方法,并把该方法首次应用于星载电场数据处理中.以2004年9月15日菲律宾6.0级地震前两天(13日)DEMETER卫星经过震中区域上空所记录到的数据为例,对ULF频段的电场数据进行了处理,得到了相应的HHT时频图谱.另外,还利用DEMETER卫星中心网站提供的SWAN软件计算得到了相应的小波变换时频图谱,通过比较发现,虽然两种方法对异常信号出现的位置时刻的描述有相同的能力,但HHT方法在异常信号的细节描述上更为清晰,从而为今后进一步的研究工作奠定了基础.