地磁活动K指数值量算和确定方法的改进

根据北京十三陵地磁台2001年全年的地磁分钟值,用自然正交分量法(NOC)分析了Sq的逐日变化特性.结果表明,Sq的逐日变化与其日变幅度有相同的量级.由于逐日变化后得到的K指数与常规K指数相比,相差1的情况达到25.4%,相差2的情况达到1.6%,最大相差可以达到3.所以,在量算地磁活动指数时考虑逐日变化是必要的.     

地磁活动K指数自动计算FMI方法的改进

将Kp指数与国际地磁学与高空物理学协会(International Association of Geomagnetism and Aeronomy,下文简称IAGA)推荐的FMI方法(V1.0)计算的K值对比分析后发现,二者的差值在中国区域内出现"不同台站之间K1~K8两头离散、K值整体高出K_p约0.5个单位、个别日期S_R计算错误、相邻日期S_R频繁出现跨天台阶"现象.针对这些现象,分析了可能产生的原因,并对原FMI算法进行了四处改进.用改进后的FMI算法计算了全球8个台站、中国5个台站在2003-2005年和2009年共4年的K指数数据,并将计算结果分别与Kp指数以及这些台站用其他方法计算的K值进行一致性比较,发现改进后的计算结果与二者更为接近,说明本文对FMI方法的改进是有效的.     

廊坊、富克地磁台观测数据分析

通过将廊坊、富克地磁台站数据与国内地磁台站十三陵、三亚台以及国际标准地磁台站MMB台的观测数据对比分析,发现各地磁台站数据变化幅度相近、相关性高,对地磁暴有明显响应,且磁暴期间各时段扰动幅度相近。同时,以高质量地磁数据为基础,采用快速傅里叶变换,对廊坊与富克地磁台站的地磁观测数据开展地磁脉动提取,研究发现,两个台站在地磁暴期间均能观测到明显的Pi1、Pi2、Pc5地磁脉动,且Pc5的持续时间、平均强度、变化幅度和Pi1的持续时间、变化幅度及Pi2的变化幅度均有明显增加,为今后开展地磁脉动与高能电子增强事件相关性研究奠定了基础。     

剑河M5.5地震前地磁异常特征分析

地磁垂直分量Z日变幅逐日比是基于变化磁场在地球电导率的作用下会产生一个与变化磁场相反的感应磁场,该感应磁场不仅包含了外空磁场的信息,还包含了地下电导率的信息。因此,相对于地磁场其他成分来说,Z分量更多地反映了地下活动的变化,逐日比是利用前后两日地磁Z分量日变幅相比来提取该异常现象。本文利用华南部分地磁台站数据进行逐日比计算,结果显示2014年12月22日出现高值异常,于异常日99天后发生地震。双低点是地磁Z分量出现相位和幅度变化,从正常的V字型变为W型,改变了正常的日变形态。在地震前57天,贵州、广西、海南、湖南等大部分地区出现双低点异常,震中位于低点异常分界线附近,地磁低点位移的出现与地震的孕育和发生相关。本文结合逐日比和双低点来预测地震,可提高其可信度。     

基于GEI方法对苏皖地区地电活动指数的可靠性研究

使用地电扰动幅度与静日变化幅值比的地电活动指数(GEI)计算方法,连续计算江苏、安徽两省6个地电场台站2018年第一季度的单台地电指数D、平均地电指数Ds。同时将地电指数D、Ds与单台地磁指数K、平均地磁指数K(即[K+0.5])对比得到:86.48%的指数D与指数K完全相同或仅相差1,89.44%的指数D s与指数完全相同或仅相差1。两类电、磁指数的高度吻合说明:(1)连续产出的地电指数是可靠的。(2)地电指数D、Ds可以量化界定地电场活动水平。极个别的地电指数D、Ds与地磁指数K、仍存在一定差异,这与地电场台站观测有关,提升地电场观测资料的质量能更好地确定地电指数。(3)地电指数与地磁指数相互弥补能更准确地确定地球电磁活动水平,其在相关的地球科学技术领域有广泛的应用前景。     

九寨沟7.0级地震前四川地区地磁异常分析

利用地磁垂直分量日变幅逐日比方法分析了2017年8月8日九寨沟7.0级地震前的地磁异常时空变化特征,结果表明:震前6个月成都、松潘、江油和崇州4个台站出现了同步的逐日比超阈值异常,异常台站集中于四川北部地区,震中位于异常阈值线上。外空场活动调查排除了空间环境对计算结果的影响,显示此次多台同步逐日比异常很可能是浅层地下介质电性结构改变的一种表现。     

一种基于径向基神经网络的地磁场K指数实时标定方

K指数是一种重要的地磁活动指数,标定K指数的难点在于规则日变化S_R的确定,尽管FMI（Finnish Meteorological Institute,芬兰气象学院）方法能够比较准确地识别规则日变化S_R,给出合理的K指数,但是该方法存在一天的延迟,无法实现实时标定.为了解决这一问题,本文提出了一种基于径向基神经网络的K指数实时标定方法：首先用修正后的FMI方法提取H分量的时均值序列,接着以径向基神经网络对该序列进行建模,最后基于神经网络模型实时获取规则日变化,并结合H分量分均值观测数据标定K指数.实验结果表明：该方法能够以3.8598 nT的标准误差实时获取规则日变化S_R;实时标定的K指数与直接用FMI-H方法延迟一天标定的K指数相比,完全吻合的占69.8%,差别大于一个标度的仅占0.77%.     

我国部分台站的高K指数检验

为考察我国地磁台站高K指数纬度分布的同一性,选择北京台,佘山台和广州台磁暴时H分量上最大地磁活动8小时K_(max)≥5时段作样本,按其磁纬分别与国外相应的地磁台站结成对比组。对比发现,我国3个台站K≥6的指数存在不同程度的系统偏高趋势,进一步与K_P指数对比确认,反映我国3个台站上的K≥6高K指数及其相应磁场变幅的系统偏高是一种表观现象,原因是这3个台站的H磁变仪都存在着定向差和其它磁变仪的磁系附加磁场影响的缘故。     

基于遗传算法的磁通门磁力仪观测数据一致性校正

在对全国地磁台站磁通门磁力仪记录数据的质量效能评估中发现,多个台站存在同台观测仪器的记录数据曲线不一致问题.针对这类问题,研究人员对多种地磁观测数据影响因素进行了定性或定量的分析.本文通过分析格值系数及姿态角对磁通门磁力仪记录数据的影响规律,建立磁通门磁力仪三轴校正模型,构建目标函数,并利用遗传算法对模型进行求解,测定仪器姿态角和格值系数,根据测定结果对记录数据进行一致性校正.数值模拟计算和台站实测实验结果表明:利用该算法解算的格值系数精度优于0.002,姿态角精度优于0.15°.根据解算结果计算,日变幅为50 nT时引入的日变形态不一致误差小于0.13 nT,满足国家地磁台网对地磁相对记录数据日变形态不一致误差的要求.     

地磁逐日比异常电磁学成因的进一步分析

基于地磁逐日比异常期间地磁垂直分量日变化幅度变大或变小的统计结果,发现地磁逐日比高值异常是由异常日的地磁垂直分量日变化幅度变小和异常前一天的日变化幅度变大所致。其中,异常日的日变化幅度变小可能是地磁逐日比异常的主要因素,但异常前一天的日变化幅度变大也是异常成立的重要因素。此外,引用前人感应电流假说,结合统计结果进行了机理解释,研究结论进一步证实了前人对该方法的机理推测。     

中国地区地磁垂直分量日变幅的空间分布及高空电流体系焦点位置的移动

本文利用我国部分台站地磁垂直分量日变幅的资料,采用局部地区日变场的分析方法,研究了地磁垂直分量日变幅在中国地区的空间分布特征.结果表明,在局部地区地磁日变场的研究中,考虑经度影响是必要的,本文所用方法是适宜的;结果还表明,垂直分量日变幅的空间分布呈现出明显的季节变化、逐月变化及逐日变化性.若粗略地把磁静日垂直分量日变幅极大值所处的纬度视为 Sq 高空电流体系的焦点所对应的纬度,则此焦点纬度夏季最高,冬季最低,春秋季居中,并显出明显的逐月及逐日变化性,在相邻的两个静日,焦点纬度的变化可达几度.      

K指数的计算机处理

本文就有关地磁 K 指数的数字化处理的几个问题作了分析计算研究。采用 MNOC 方法计算地磁场日变化,并用计算机处理得出的 K 指数与实测 K 指数进行了比较,结果表明,两者基本一致。本文还就 K 指数量算中的有关问题进行了讨论。     

S_q发电机电流的逐日变化和S_q指数

用中国地磁台站的资料,研究了S_q逐日变化的形态学特征,用理论模型计算了磁层环电流、部分环电流、场向电流、磁尾电流、Chapman-Ferraro电流的地磁效应.在消除了这些磁层电流体系的影响之后,得到了电离层潮汐风发电机电流产生的磁场S_q变化.对1973年的资料研究表明,S_q发电机电流的逐日变化主要表现在强度上,即使在磁扰期间,也可以分离出形态稳定的S_q变化.由此提出了一种新的地磁指数——S_q指数,用来描述S_q发电机电流强度的逐日变化.     

地磁日变与地震活动关系的主成分分析——以日本岩手县北部6.1级地震为例

本文提出了将主成分分析方法和地磁日变分析方法相结合以从较强干扰背景中提取相对较弱地震地磁信息的一种新思路.具体以1998年日本岩手县北部6.1级地震为例,选用三个地磁观测台资料进行研究.利用调和分析方法得到了各台基于多次谐波拟合的地磁日变曲线,在此基础上对各台的地磁日变形态进行了研究,发现距震中最近地磁台的日变形态在地震前大约两周出现了明显的异常,而其他两个距离震中相对较远的观测台日变形态基本正常.最后,将主成分分析方法应用于上述拟合地磁日变结果,得到了各主成分及其所占能量比的时间变化,结果表明在地震前两周左右第二主成分所占能量比显著增加,而且距离震中最近的台站的上述变化明显高于另两个较远的台站.上述结果表明地震前两周左右检测到的地磁日变异常可能与震中附近地下电阻率的变化或孕震过程中产生的电磁信号存在一定关系,相关研究结果有助于加深对地震电磁现象的认识和理解.     

Sq发电机电流的UT变异性及其地面磁场的重建

本文用不同经度的7对中低纬台站水平磁场分量H,求得1965年随世界时（UT）变化的S_q指数（一种描述S_q电离层发电机电流强度的地磁指数）.结果表明,S_q发电机电流不仅有显著的逐日变化,而且有很大的UT变化.UT变化主要表现在电流总强度的强弱和电流涡焦点纬度移动两方面,这意味着决定发电机过程的太阳潮汐风场和电离层电导率随UT而变.用求得的S_q指数重新构造出的S_q变化与观测值符合得较好,它不仅显示出S_q幅度逐日变化的特点,而且还能复现出S_q形态的某些逐日变异性.     

对AE指数的讨论：是否适用于磁层相空间重构

分析表明,目前广泛应用的ＡＥ指数虽然在一定程度能反映极区地磁活动特征,但其物理意义不清,不能描述亚暴活动的物理过程,不宜用来作磁层相空间重构等非线性过程的研究。ＡＵ和ＡＬ虽是不可缺少的描述极光电集流活动的指数,但仍须消除规则日变化ＳＲ的影响、改进推导方法（和台站布局）。     

江苏及周边地区中强震电磁异常综合特征分析

在地电阻率各向异性、地磁垂直分量日变化幅度响应比和逐日比、地磁垂直分量北京时21点绝对值空间相关及地磁垂直分量日变化空间相关方法在江苏地区的研究结果基础上,综合分析了这些方法提取的江苏及周边地区中强震异常的综合特征,给出了这些异常在震前出现的先后次序、地震三要素与这些异常的综合关系.     

格尔木地磁Z分量静日变化特征与前兆异常分析

研究了格尔木地震台1996-2006年地磁模拟资料和2008-2011年的数字化资料,通过对台站磁静日低点时间、日变幅度、日变形态的分析,确认地磁z分量磁静日低点时间在地方时12时左右;日变幅月均值呈现明显的波浪式起伏变化,其年均值与太阳黑子数保持一致;地磁日变形态较为规则,有1个低点和2个高点;在前兆异常分析中,认为低点时间异常和日变形态双低点异常与周边强震具有一定的对应关系。     

2021年2月26日东北地区地磁日变畸变异常分析

2021+年2+月26+日辽宁及周边地区多个台站地磁Z7分量日变化幅度显著减小,通过调查异常日空间环境和周边人为活动等干扰,利用逐日比量化磁场幅度畸变量,并基于Kriging法模拟研究区逐日比空间分布,最后结合东北地区已有观测数据和历史地震的时空关系得出结论,认为此次异常为震前信息的可能性较高,异常区可能反映的是:异常...     

Sq发电机电流的逐日变化和Sq指数

用中国地磁台站的资料,研究了S_q逐日变化的形态学特征,用理论模型计算了磁层环电流、部分环电流、场向电流、磁尾电流、Chapman-Ferraro电流的地磁效应.在消除了这些磁层电流体系的影响之后,得到了电离层潮汐风发电机电流产生的磁场S_q变化.对1973年的资料研究表明,S_q发电机电流的逐日变化主要表现在强度上,即使在磁扰期间,也可以分离出形态稳定的S_q变化.由此提出了一种新的地磁指数--S_q指数,用来描述S_q发电机电流强度的逐日变化.