地磁场水平梯度及高空地磁场的计算与分析

本文以2000.0年中国地区的实测数据为例,首先利用5阶Taylor多项式方法建立了各分量的地磁模型,接着对模型中各分量的纬度和经度进行微分,计算得到各分量的水平梯度值,并绘制了相应分量沿南北方向和东西方向的水平梯度分布图,最后通过Zmuda多项式方法,基于地面模型值以及水平梯度值计算了高空(100 km)的各分量磁场值,并分析了水平梯度分布规律以及各分量随垂直高度的变化.结果表明:地磁场北向分量X、垂直分量Z、总强度F和磁倾角Ⅰ分量的水平梯度主要随纬度变化,其中X、Z和F分量随纬度减少而梯度降低,东向分量y和磁偏角D分量的水平梯度不仅随纬度变化,而且随经度变化,F分量的南北向梯度值在我国中心地区最大.在垂直方向,X、Z和F分量的强度分别随高度的上升而近似线性减小,在100 km高度处,强度变化平均值分别为-4.629 nT/km、-15.368 nT/ km和-16.226 nT/km,y分量强度随高度上升而呈近似线性增加,其平均变化值为0.166 nT/km,而D和Ⅰ分量基本不发生变化.     

中国地区地磁场水平梯度的计算与分析

根据2000年中国地区156个地磁台站和复测点的实测数据以及国境外的6个地磁台站实测数据,加上国境外36个IGRF点,分别利用Taylor多项式模型和曲面Spline模型,建立了中国地区地磁场总强度(F)、磁偏角(D)和磁倾角(I)的地磁模型,通过对两种模型中各分量的φ(纬度)和λ(经度)进行微分,计算得到F、D、I的水平梯度值,并绘制相应分量沿南北方向和东西方向的水平梯度图,将其与2000年IGRF10的水平梯度图作比较,最后对水平梯度的空间分布以及三种梯度图进行了分析比较.结果表明:F和I的水平梯度主要随纬度变化,F随纬度增加,变幅约为7.0～6.0 nT/min,在中部地区(25°～35°N,90°～120°E)强度达到最大;I随纬度的增加,变幅约为2'/min～1'/min;D的水平梯度随纬度和经度而变化,随着经度和纬度的增加,变幅分别约为0.4'/min～-0.3'/min和-0.1'/min～-0.4'/min.     

1900—2010年地磁场水平分量梯度的全球变化

本文根据最新的国际地磁参考场模型（IGRF11）,结合梯度法分析能够很好的表现细微变化部分特征的优点,计算和绘制了1900—2010年期间间隔5年的全球地磁场水平分量H的水平梯度和垂直梯度,分析其时空分布,各磁异常中心位置和强度的变化规律。结果表明,地磁场的各个异常中心位置在水平方向和垂直方向上都有变化,主要以西漂为主,南大西洋正磁异常区水平分量梯度异常中心点强度值变化最大。     

1900—2010年地磁场水平分量梯度的全球变化

本文根据最新的国际地磁参考场模型(IGRF11),结合梯度法分析能够很好的表现细微变化部分特征的优点,计算和绘制了1900—2010年期间间隔5年的全球地磁场水平分量H的水平梯度和垂直梯度,分析其时空分布,各磁异常中心位置和强度的变化规律。结果表明,地磁场的各个异常中心位置在水平方向和垂直方向上都有变化,主要以西漂为主,南大西洋正磁异常区水平分量梯度异常中心点强度值变化最大。     

2010.0年中国及邻近地区地磁场

本文通过对中国地区地磁场的球冠谐和分析和曲面样条分析,建立了2010.0年代的"中国地磁参考场球冠谐和模型"和"中国地磁参考场曲面样条模型".得到如下结论:"2010.0年代中国地磁参考场球冠谐和模型"描述的各地磁要素空间分布与"2005.0年代中国地磁参考场球冠谐和模型"较相似,但局部略有变化.比如对于磁偏角D和东向分量Y大致可理解为负值区域增强;磁倾角I在我国华北、华南和东北大部大面积正异常区消失了,但在我国西北部大面积的负异常区仍然维持;总强度F和垂直分量Z整体的负异常分布仍然维持,新疆西部局部地区和东南沿海地区局部的正异常分布则略有变化;变化最大的是水平分量H和北向分量X的空间分布,在2010.0年代,东南地区出现了大范围的正异常区,而且在中国北部出现了一条东西条带状的正异常区,似乎可认为是2005.0年代存在于太平洋的正异常区向西移动扩大的结果."2010.0中国地磁参考场曲面样条模型"描述的磁偏角D和东向分量Y相对较为曲折,最显著的异常位于蒙古境内,其次为滇东北地区、东北及华北大部、新疆等地区;磁倾角I和垂直分量Z相对较为平缓,最显著的异常存在于蒙古境内,其次的异常在内蒙满洲里附近;总强度F、水平分量H和北向分量X最为显著的异常位于满洲里附近,其次的主要异常区位于新疆地区、京津附近、滇东北地区.     

主磁场谐波成分的空间相对强度分析

利用IGRF国际参考地磁场模型, 计算并分析了7~13阶球谐成分对主磁场的贡献。 结果表明, 地磁场要素F、 H和I的空间梯度具有显著的空间不均匀性, 有些区域梯度变化平缓, 有些地区梯度呈涡状结构, 进而由地磁场的空间梯度估算得到卫星高度的空间相对变化强度, 以及卫星上安装磁强计的伸杆震颤可能引起的观测误差。 此外, 主磁场梯度的长期变化非常缓慢, 在大约150年间其最大变化强度约为6 nT。 对于中国电磁卫星5年的设计寿命而言, 梯度变化幅度可能约为0.04 nT, 该梯度变化量对于主磁场的空间相对强度不会产生显著影响。     

2021年5月22日玛多MS 7.4地震周边地区岩石圈磁场变化及地震前后异常特征分析

利用2018—2021年连续4年流动地磁数据,分析了2021年5月22日玛多MS 7.4地震前后周边区域岩石圈磁场部分要素变化特征,结果显示,震前1—3年岩石圈磁场水平矢量在震中100 km范围内出现了幅值减小、方向转向或无规律变化的弱变化现象,震中位于磁倾角、总强度、垂直分量的梯度带;震前1—2年,水平矢量的弱变化的特征更明显,弱变化区域更靠近震中,震中在磁倾角、总强度、垂直分量的“0”变线周围20km范围内;在震前2—3年,震中周边200km范围内,岩石圈磁场水平矢量方向与断层走向有较高的一致性;震后,水平矢量的弱变化现象消失。震前两期至震后一期结果显示,震中位置与磁偏角、磁倾角、总强度、垂直分量“0”变线的距离经历了“远—近—远”的过程,说明玛多震中地下应力的变化与上述要素“0”变线的分布关系密切,这些要素可以作为震磁异常的佐证。     

张家口—渤海地震带岩石圈磁场时空变化特征

利用2016—2018年3期华北地区流动地磁矢量原始测量资料, 经数据计算获得2期华北地区和张家口—渤海地震活动带及邻区岩石圈磁场时空变化模型。 研究结果显示: 张家口—渤海地震带岩石圈磁场变化空间分布不均匀, 具有明显的分区特征, 在张家口段(西段)与北京段(中西段)分界处和北京段(中西段)与唐山段(中东段)分界处岩石圈磁场各要素具有明显的异常变化, 如水平矢量存在转向和幅值变化, 磁偏角与磁倾角具有正负异常高梯度带的特征, 这与张家口—渤海地震带构造分段性特征密切相关。 张家口—渤海地震带位于燕山块体与华北平原块体之间, 两者运动的平动速率之差是张家口—渤海地震带左旋走滑的直接动力来源, 而各断裂带左旋走滑速率之差很可能是岩石圈磁场空间变化分段性分布的主要原因。     

CHAMP卫星主磁场长期变化和长期加速度的分布特征

本文利用CHAMP卫星磁测资料建立的新一代地磁场模型POMME-4.2S,分析了全球和中国地区地磁长期变化X、Y、Z、H、F、J、D 7个分量以及长期加速度X、Y、Z3个分量的分布特征,比较了POMME-4.2S长期变化模型与中国长期变模型CGRF-SV的磁异常分布差异.主要结果表明,地磁长期变化磁四极子起主要贡献,长期加速度变化磁八极子贡献最大.2004.0年全球长期变化的减小要比增加大得多,地磁场总体在减弱.长期加速度在中低纬度地区变化较大,高纬度地区变化小.Z和Y分量磁异常沿经度方向正、负交错形成几个大片区,X分量主要正负磁异常成对分布于赤道两侧.长期加速度X、Y、Z3个分量的磁异常分布存在明显的关系:在Z异常焦点的南北两边出现X的异常焦点,东西两边出现Y的异常焦点.中国地区的长期变化和长期加速度变化量小,分布相对均匀.     

田庄等测点周围的磁场梯度测量

磁场梯度测量是选建地磁测点过程中的一项重要工作。在田庄、灵山、东兴庄测点周围，进行了磁场梯度的一般测量与详细测量，结果显示，各测桩的水平方向与垂直方向的磁场梯度均不大于１．０ｎＴ／ｍ。完全符合磁测规范的要求。     

用曲面Spline方法表示1900～1936年中国(部分地区)地磁场及其长期变化的分布

根据19360年426个地磁测点和28个IGRF计算的地磁数据,计算地磁场和地磁异常场各个分量的曲面Spline模型,并绘制相应的地磁图和地磁异常图.依据我国部分地区的1909～1915,1915～1920,1920～1930,1930～1936年间地磁偏角长期变化图,1908～1917,1917～1922,1922～1936年间水平强度长期变化图和1908～1922,1922～1936年间垂直强度长期变化图,使用曲面Spline方法,分别计算上述9个时间段的磁偏角（D）、水平强度（H）和垂直强度（Z）长期变化的曲面Spline模型,并绘制相应的长期变化图.根据这些长期变化模型,将19360年426个点的三分量绝对值数据归算至1940,1930,1920,1910年和1900年,从而为计算这5个年代的地磁场模型奠定了坚实的基础.     

中国华北地区地磁长期变化的分析

本文分析处理了华北及其邻近地区以及日本三个地磁台1960——1977年的水平分量(H)、垂直分量(Z)和总强度(F)的观测资料。结果表明,华北地区Z的逐年变化在1974————1976年呈现一个由下降到上升的转折,但华北南部和北部的转折时间和速率存在着局部性差异,同时,等变线在空间上亦有由南向北的移动现象。H和F同样具有类似的区域性特征。 华北地区的上述差异,曾被一些作者认为是唐山地震的磁效应。他们提出:北京、昌黎地区地震前出现约数伽马至十几伽马的负异常。从本文的分析可以看出,这种负异常并非局部性的,它只不过是长期变化大尺度区域性特征的一种表现而已。      

地磁方位标志的稳定性与磁偏角观测精度的研究

地磁台是产出连续完整、准确可靠的地球磁场变化数据的场所。而对某测点地球磁场的描述是以磁偏角D、磁倾角I、总强度F、水平强度H、北向强度X、西向强度Y、垂直强度Z等七要素为依据。其中只需直接测定3个独立量,如D、H、Z或DI、、F等组合,则其它量可通过数学关系求得。特别是,磁偏角D在观测中非常重要。本文对静海地磁台改造后连续7年(2002~2008年)的观测记录资料,进行了认真整理和细致研究,研究了标志的漂移对观测值D的影响,说明了观测标志稳定的重要性。     

华北和东北地区地磁场变化与大地震的关系

本文采用按距离加权最小二乘曲面拟合方法计算分析了东亚及其邻区50个地磁台站地磁偏角D,水平强度H,垂直分量Z和总强度F 1970——1979年的逐年变化和结果表明,大约在纬度=37——40N,经度=123——126E附近,（1——13）104平方公里的空间范围內,地磁场三要素及总强度的逐年变化存在明显的负异常。 这些负异常的出现和消失与1975年在海城发生的震级M=7.3级地震和1976年在唐山发生的M=7.8级地震有较好的对应关系。地磁负异常中心处对应上述两次大震前的最大值分别为=1.5和2.0/a并指向震中方向,10和25nT/a,10和30FnT/a,10和45nT/a。这种磁异常可能是太平洋板块向中国大陆板块俯冲运动和上地幔中某种物质流动的结果。      

中国地磁矢量测量实用标准的建立

地磁测量标准属专业标准。随着地球科学、国民经济、国防建设的发展,都要求地磁台的数据标准化,即地磁台应建立自身地磁测量标准并修正为国际标准。 北京地磁台的地磁场水平分量（H）的测量实用标准是60年代初,由佘山地磁台传递来的。     

The observation and interpretation of geomagnetic variations in a small area of Hainan Province,China

ＴｈｅｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎａｎｄｉｎｔｅｒｐｒｅｔａｔｉｏｎｏｆｇｅｏｍａｇｎｅｔｉｃｖａｒｉａｔｉｏｎｓｉｎａｓｍａｌａｒｅａｏｆＨａｉｎａｎＰｒｏｖｉｎｃｅ，ＣｈｉｎａＧＵＯＨＵＡＦＡＮ１）（范国华）ＴＯＮＧＱＩＹＡＯ１）（姚同起）ＺＵＯ...     

地磁场长期变化特征及机理分析

将地磁场的总变化分为三部分：偶极场自身变化,非偶极场自身变化及非偶极场磁斑区通过对核幔边界（CMB）层环形电流的调制来影响偶极场的变化. 本文利用国际地磁参考场模型IGRF）1900～2000计算分析了地球不同深度地磁场分布及长期变化特征,且讨论了变化的可能机制. 可以推论,地磁场西漂和倒转不仅是非偶极场引起,同时与偶极场有密切关系.