淮南深地地磁总场连续观测与时变特征

深地实验室具有电磁干扰小的“超净”地磁观测优势,已成为地磁观测的新平台和研究热点.为了评估淮南深地实验室地磁环境、认识地磁总场时变特征及地下与地面耦合性,我们于2022年在地下巷道(-848 m)和地表(+22 m)同步实施了地磁总场长期连续观测,对观测数据进行了功率谱、小波谱、地磁总场变化特征的分析及与附近的蒙城地磁台比对.研究结果表明：(1)地下无(或弱)磁干扰点位的地磁环境较优越,与蒙城地磁台相媲美,适用于地磁场变化的高精度、长期连续观测;(2)地下地磁观测可有效过滤地表上由工业与人类活动等的电磁干扰,其记录的地磁总场变化与蒙城地磁台具有较好的耦合性;(3)地下磁测可清晰记录地磁总场的平静变化、不同周期磁暴、地磁脉冲等丰富的时变信息,可为地球系统科学研究提供地磁学依据.     

基于Weimer模型的高纬地磁扰动预测

地磁扰动是空间天气中的重要现象,对地基技术系统具有重要的影响.准确预报地磁扰动可以有效避免重大灾害发生.本文基于Weimer电势和磁势模型发展了高纬地区地磁扰动的模拟方法,并与地面台站观测数据进行了比较.地表磁场扰动主要受电离层电流系统的影响,利用Weimer模式计算出电离层等效电流分布后,基于毕奥-萨伐尔定律推导了地磁扰动三分量与电流的关系,最终计算出地磁扰动量.模型的输入参数为太阳风速度、太阳风密度、行星际磁场和磁偶极倾角.模型计算结果与不同纬度和经度的地磁台站观测结果对比表明本文的计算方法能有效地模拟地磁暴期间地磁扰动特征.本文结果对今后发展高纬地区地磁场预报模型奠定了重要基础.     

封面"海洋地磁测量立体探测场景图"介绍

本期封面是一幅海洋地磁测量的立体探测场景图,它展示了海洋地磁测量的新技术、新方法.海洋地磁测量以"总场测量"和"矢量测量"等不同测量方式在海域的不同空间位置上采集地磁场信息,探索地球奥秘.具体的工作模式分别有:①卫星磁测、②船载固定翼无人机磁测、③船载三分量磁测、④海面磁测、⑤海面无人艇磁测、⑥近海底深拖磁测、⑦长航程AUV磁测、⑧海底地磁日变观测、⑨海底地磁场矢量观测和⑩超长锚系的海洋地磁观测潜标等.     

上海深井地震综合观测地磁资料分析

运用崇明长江农场台和浦东张江台新建地震综合深井地磁三分量资料,宋用小波变化方法,研究地磁场井下观测方式、数据质量和噪声特性.结果表明:①深井地磁观测资料日变形态明显,与地面观测资料一致性较好;②深井地磁观测能滤除大部分空间变化磁场产生的扰动;③深井观测的背景噪声幅度小,扰动频段集中.     

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。     

电磁干扰实验研究

本文分析了地电、地磁同台观测中出现的干扰问题，并针对地电观测对地磁场测量的影响进行了研究。通过实地测量和对长直导线产生的磁场模拟计算，得出不同距离（20～120m）的感应磁场强度值，由此判断通电导线对周围地磁场的影响。结果表明：电流为2A时，单根导线距地磁场观测点距离应大于150m；导线两侧在相等距离处对地磁总场的干扰并不遵循“数值相等，方向相反”的规律，而是一侧增加量大于另一侧减少量。这项实验研究为地磁、地电同台观测及排除干扰提供了有价值的依据。     

变化地磁场预测的支持向量机建模

变化地磁场建模与预测是地磁导航、空间环境监测等领域的重要研究课题.由于变化地磁场属于日地系统中的一部分,受多种因素的制约影响,且其变化本身也具有较强的前后相关性.本文综合空间和地面监测数据,以变化地磁场地面观测数据、地方时、太阳射电流量和行星际磁场南向分量等为输入,采用支持向量机方法,建立了变化地磁场综合模型,并进行预测.结果表明,在地磁活动Kp指数小于4时,预测3 h平均绝对误差小于1.61 nT.     

南海西南次海盆深海地磁观测潜标的数据分析

地磁场磁力线切割海水和电磁感应两种方式的共同作用影响着海水介质中变化地磁场的时空特征.虽然近些年的野外实践、数值模拟和理论研究都表明,海面和深海海底的变化磁场存在差异,但极少有实测数据揭示在海水介质不同深度位置地磁场的时空特征.本文主要介绍在南海西南次海盆4366 m深度处布放和回收了一个4000 m长深海地磁观测潜标的科学实验;重点分析垂直方向不同水深位置上地磁场观测记录中总强度的变化幅度及相位的时空特征.并通过建立地磁场太阳静日变化模型,将观测结果与南海周缘的三个地磁台站观测记录进行对比分析.研究结果表明,地磁场总强度在深海水体的不同深度存在着显著差别.在地磁扰动较小或平静期间,深海潜标处的日变形态与同纬度邻近台站的观测结果较为一致;而在地磁扰动期间,由于所处位置处地下电性介质的差异会对感应磁场产生不同的影响,观测到的总强度在幅度和相位变化中也出现相应的不同.本文的分析结果不仅为海水介质不同深度地磁场时空特征的研究提供了科学实验依据,也为海洋磁测中地磁日变观测站的布设提供建议.     

基于XGBoost机器学习的地磁日变重构方法研究

为了重构或恢复存在严重干扰或数据缺失的台站观测数据,本文基于周边已有台站的高质量观测数据采用XGBoost机器学习方法重构地磁日变数据.仿真试验结果显示,无论是磁静日还是磁扰日,地磁场分量的绝对残差均值均低于0.1 nT.试验统计数据及重构结果残差曲线的对比分析表明,地磁日变重构精度与地磁活动性和待重构信号的时变剧烈程...     

提高地磁观测记录质量的初步设想

一、引言地磁台担负着监视全国地磁场变化,为地磁学、震磁关系和相关学科的研究提供地磁数据,为区域磁测提供通化数据,部分台站参加国际资料交换等任务。我国地磁台的地磁观测系统由绝对观测和相对记录仪器所组成,这是一个相当长时期内的基本状况。地磁台提供长期、连续、可靠的观测数据,主要体现在:①产出连续可靠的地磁信息磁照图。②精确测定地磁场绝对值。③编制地磁观测报告、磁暴报告等供资料交换使用。近年来,由于地震监测、地磁学科研究工作的需要,对地磁观测质量提出了越来越高的要求。     

山东省地磁FHD观测资料初步分析

介绍了山东省地磁FHD观测的基本情况,选取各台2011—2015年的观测数据,从资料的连续性、完整性,仪器背景噪声,相对差值,数据变化形态及主要干扰等方面进行了分析探讨。结果表明:各台地磁FHD观测资料保持了较高的连续性和完整性,数据能满足分析预报的使用要求;仪器背景噪声良好,整体在全国省级地磁台网中处于中上水准;通过多台相对差值检测发现我省地磁FHD数据总体拟合程度较好,一致性较高,数据可靠,可为地震预测研究提供可靠的数据支持。数据变化方面,地磁静日变化平缓,曲线平滑,呈比较规则的"双峰一谷"形态,波谷时间点相对比较固定,不同季节的地磁总场F数据变化幅度存在差异;地磁扰日,特别是磁暴发生时,地磁各分量出现明显突跳,多为无规则变化形态。日常观测中,主要受到高压直流输电、信号线长度过长和交流电线路并行及人为等干扰。     

满洲里地震台地磁秒采样数据干扰分析

分析2015年8月—2018年7月满洲里地震台FHDZ-M15地磁总场与分量组合观测系统记录的地磁秒采样观测数据(剔除磁暴与磁扰时间段),发现台站地磁秒采样数据资料所受干扰主要呈阶跃和尖峰形态,通过测量测区地磁场水平梯度,排查周边环境,并对设备和线路进行漏电检测,认为:阶跃形态干扰主要由高压直流输电和车辆停放引起;经逐项排查对UPS加热及输电线路漏电检测,仪器室温度过低和输电线路漏电均造成高频毛刺尖峰形态干扰,对UPS加热处理,干扰状态得到改善,但Z、F分量干扰仍在.受满洲里气候条件等因素限制,未能在2019年完成输电线路更换,当前无法确定干扰是否为输电线路漏电所致,后续将采取相应措施予以确认.     

满洲里地震台地磁秒采样数据干扰分析

分析2015年8月—2018年7月满洲里地震台FHDZ-M15地磁总场与分量组合观测系统记录的地磁秒采样观测数据（剔除磁暴与磁扰时间段）,发现台站地磁秒采样数据资料所受干扰主要呈阶跃和尖峰形态,通过测量测区地磁场水平梯度,排查周边环境,并对设备和线路进行漏电检测,认为：阶跃形态干扰主要由高压直流输电和车辆停放引起;经逐项排查对UPS加热及输电线路漏电检测,仪器室温度过低和输电线路漏电均造成高频毛刺尖峰形态干扰,对UPS加热处理,干扰状态得到改善,但Z、F分量干扰仍在。受满洲里气候条件等因素限制,未能在2019年完成输电线路更换,当前无法确定干扰是否为输电线路漏电所致,后续将采取相应措施予以确认。     

2013年吉林松原M5.8地震震前地磁异常分析

应用东北地区地磁观测台站地磁总场强度整点值观测数据,利用每日一值相关法和差值法;应用地磁垂直分量日变幅观测数据,利用加卸载响应比和逐日比方法,分析地磁总场强度F分量、垂直Z分量与吉林省松原M5.8地震应震关系,分析上述方法对提取地磁观测数据震前异常信息的有效性。     

辽宁省海城M4.4地震地磁异常ΔF的观测与分析

利用2017年度辽宁省流动地磁测区40个地磁观测点所得的流动地磁总场数据,结合2017年12月19日辽宁海城M4.4地震发生前后流动地磁监测结果,分析地磁场出现的邻期差值局部异常特征,在研究地磁时序变化和地磁前兆异常后,认定该区域地磁场总强度的异常是海城M4.4地震的前兆异常,得到了该地震与地磁场异常活动的关联。     

山洞内地磁观测的日交差异现象

在构造磁效应的实验观测中,笔者发现,山洞内测点与地面测点的地磁场总强度日变化存在差异现象。山洞内测点比地面测点的地磁场总强度日变化的幅度小,它们之间日变幅度的差值δf具有随其日变幅度ΔF增加而增加的趋势。实验观测结果表明,北京台地面测点与其山洞内测点的δf=0.45nT,δf/ΔF=0.013;滇西地区下关地面测点与洱源山洞内测点的δf=2.4nT,δf/ΔF=0.042。这两次实验结果的差异可能反映了它们地下介质的电磁性质有所不同。鉴于我国有些地方的地磁观测是在山洞内进行的,在利用这些资料从事地磁分析与震磁前兆探索研究时,应当考虑山洞所带来的影响,以便获得可靠的结果。     

蒙城地震台地磁Z分量日变化特征分析

利用蒙城地震台近20年的地磁Z分量观测资料,对磁静日幅度、磁扰日幅度和磁静日低点时间的年变化与长期变化进行了分析,结果表明,Z分量日变化特征明显。由此总结出Z分量变化的一些基本特征,对识别地磁场异常变化或干扰变化具有一定的参考价值。     

河北省流动地磁观测异常特征分析

运用1986—2009年河北省流动地磁观测资料,分析其地磁总场强度测值时间变化与空间分布特征,找出流磁异常特征。结果表明:流动地磁变化与该区的地震活动存在一定关系,且震前异常多在震前1—2年出现,δ_F值存在"连续大幅上升—临震大幅转折下降"的异常变化特征。     

上海市地震局综合深井台地磁记录数据质量初步分析

城市的快速发展使地震前兆监测环境日益恶化,特别是地磁记录观测受到严重影响。为减少人为干扰对地磁记录的影响,近几年上海市地震局开展深井综合观测,其中就包含地磁记录。本文就地面台站的地磁记录资料和深井地磁记录的资料进行对比,分析其记录数据的特征,给以后开展深井地磁观测记录的单位提供参考与借鉴。     

浅析井下地磁场观测长短周期变化特征

自然电磁场环境受到日趋复杂的人为干扰,有的地方已经严重影响地面地磁场观测,而井下地磁观测则可以大部分抑制地表干扰。但是,由于井下观测时间短,地磁场的长、短周期变化是否符合当下地球磁场变化规律是一个需要回答的问题。以唐山市滦县深井站、相邻的昌黎台和大连台地磁场观测资料为研究对象,从这3个观测点位的地磁场长、短周期变化进行相互间一致性分析,结果表明,滦县地磁场深井观测长、短周期变化与昌黎台、大连台观测值变化是一致的。