高纬日侧电离层离子上行的地磁活动依赖性研究

本文对比分析了太阳活动高、低年期间高纬日侧顶部电离层离子上行随地磁活动水平的变化特征.按地磁活动水平, 将DMSP卫星在太阳活动高年(2000-2002年, F13和F15)及太阳活动低年(2007-2009年, F13;2007-2010年, F15)期间的SSIES离子漂移速度观测数据分为三组:地磁平静期(Kp < 3), 中等地磁扰动期(3 ≤ Kp < 5)和强地磁活动期(Kp ≥ 5), 分别统计分析了高纬日侧顶部电离层离子上行特征的时空分布.对比分析发现:(1)太阳活动低年期间, 高纬日侧电离层离子上行发生率以及上行速度峰值均是太阳活动高年的2倍多, 而离子上行通量峰值只有高年的1/6-1/4;(2)在相同太阳活动条件下, 地磁活动水平对日侧电离层离子上行发生率峰值的影响并不明显, 但对离子上行发生率的空间分布有着显著的控制作用:电离层离子上行高发区随地磁活动向低纬度扩展, 并在强地磁活动期间呈现饱和的趋势; (3)日侧顶部电离层等离子体似乎存在两个效率相当的上行区域, 一个位于极尖/极隙区纬度附近, 离子可沿开放磁力线上行进入磁尾; 另一个位于晨侧亚极光区附近, 离子沿闭合磁力线上行, 有可能进入日侧等离子体层边界层.

     

地心的变化及其原因

随着空间大地测量技术的发展和高精度全球定位系统（ＧＰＳ）及人卫激光测距（ＳＬＲ）的应用,研究地心变化变得越来越重要．本文从定义、理论和实测三方面探讨了地心的变化及原因．比较地心变化的计算结果和ＳＬＲ的观测结果,可以看出,地心变化具有明显的周年和周日变化,幅度大约在 ２－６ｍｍ之间,在高精度大地测量的数据处理中应加以改正．     

地心的变化及其原因

随着空间大地测量技术的发展和高精度全球定位系统（ＧＰＳ）及人卫激光测距（ＳＬＲ）的应用,研究地心变化变得越来越重要．本文从定义、理论和实测三方面探讨了地心的变化及原因．比较地心变化的计算结果和ＳＬＲ的观测结果,可以看出,地心变化具有明显的周年和周日变化,幅度大约在 ２－６ｍｍ之间,在高精度大地测量的数据处理中应加以改正．     

地磁活动与太阳活动对环电流离子成分与位置的影响

根据CRRES卫星上MICS离子成分探测器的观测资料以及前人有关AMPTE卫星的观测数据，研究了地磁活动和太阳活动性对环电流成分以及各种环电流离子的最大通量位置的影响. 观测表明相对于地磁平静时期，在地磁活动的活跃时期，环电流中O+、He++和He+离子的数密度和能量密度占环电流总数密度和总能量密度的份额增加，相反H+离子所占的比例却明显减少. 太阳活动极大年时环电流中H+离子丰度比极小年时低，而O+和He++离子的丰度却比太阳活动极小年时高. 卫星数据观测还表明，在地球磁暴期间，环电流中O+离子和He+离子的最大通量位置会随着地磁的活动径向移动，平均来看太阳活动极大年的能量粒子最大数密度位置距离地球比极小年时约小0.5RE （RE 为地球半径）.     

琼中地磁台磁场变化特征及其与区域磁场的关系

对琼中地磁台台址及邻域10年来磁场监测资料进行分析,查明:a、台址位于海南岛区域磁场背景值变化转折处附近的弱磁性异常区中;b、台址磁场均匀,台址周围5km范围内磁场各要素的差值ΔF<80~(nT)、ΔH<70~(nT)、ΔZ<-200~(nT);c、全岛21个测点的实测平均值减去本台观测值得ΔD=0′.0、ΔF=-120~(nT)、ΔH=-42~(nT)、Δ=-144~(nT);d、距台站100m以外的其他人为铁磁性干扰源对本台的观测值不明显。由此说明本台的地磁观测资料能真实反映当地磁场特征及其变化。本台可作观测海南岛区域磁场变化的窗口。     

日侧伴随电子加速的离子上行事件的分布特征

本文基于2005年1月和7月DMSP F13卫星的观测数据, 研究了日侧伴随电子加速的顶部电离层离子整体上行事件的分布特征.结果表明, 离子上行主要发生在磁纬70°~80° MLAT范围内, 加速电子磁层源区对应低纬边界层和等离子体片边界层; 冬季上行存在明显的晨昏不对称性, 主要发生在晨侧(06∶00—09∶00 MLT), 夏季上行主要发生在磁正午(09∶00—15∶00 MLT), 以磁正午为中心近似呈对称分布, 并且冬季离子上行发生率显著高于夏季; 离子上行发生率在中等地磁活动时期显著增强, 上行区域随着地磁活动的增强向低纬度方向扩展; 行星际磁场Bx>0时, 对应等离子体片边界层13∶00—18∶00 MLT和06∶00—09∶00 MLT区域内上行发生率增加, 行星际磁场By的方向会导致上行高发区以磁正午为中心发生反转, 行星际磁场南向时, 上行发生率增强; 冬季离子上行平均速度高于夏季.     

磁暴期离子上行与太阳风及地磁活动水平的统计关系

利用FAST卫星ESA仪器第23太阳活动周上升相(1997-1998年)的观测数据,选取20个磁暴期间能量为4~300 eV的离子上行事件,研究不同磁暴相位电离层上行离子的能通量与太阳风、地磁活动以及电子沉降的统计关系.结果表明：(1)在磁暴初相、主相和恢复相离子上行平均能通量为6.08×10⁷eV/(cm²·s·sr·eV)、5.75×10⁷eV/(cm²·s·sr·eV)和3.91×10⁷eV/(cm²·s·sr·eV),初相期间上行离子能通量最大;(2)上行离子能通量与太阳风动压、行星际磁场B_Z分量存在相关关系,相关系数分别为0.47和-0.38;(3)在磁暴初相、主相和恢复相上行离子能通量与Sym-H的相关系数分别为0.74、-0.77和-0.54,与Kp的相关系数分别为0.53、0.75和0.65,整体上离子上行与Sym-H指数的相关性好于Kp指数;(4)在磁暴初相、主相和恢复相上行离子能通量和电子数通量的相关系数分别为0.74、0.52和0.32,表明磁暴期间软电子(< 1 keV)沉降可以显著提高电离层离子温度;F区的等离子体摩擦加热和双极电场是离子上行的重要获能机制.本文构建的上行离子能通量与Sym-H和电子数通量的经验关系显著,可用于磁流体模拟研究.

     

日地系统学中的太阳活动研究（Ⅰ）日地系统物理学中缓变型太阳活动的研究

现代的日地物理学是把太阳－行星际空间－地球作为一个统一的体系，研究体系中各层次的动力学过程及各层次间的相互耦合作用。太阳活动是引起该系统变化和扰动的主要源，太阳活动的研究在日地物理研究中受到特别的重视。太阳活动现象依其变化速率可被分成缓变型与爆发型两类。本文叙述日地系统学中缓变型大阳活动的研究进展，并且讨论它在９０年代所面临的问题。     

基于地磁熵和Hausdorff距离的地磁辅助惯性导航

惯性导航系统可实现自主导航,但存在定位误差随时间增大的缺点.本文采用地磁信息辅助惯性导航,修正其积累误差.文中分析了基于地磁熵的地磁匹配算法以及基于Hausdorff距离的地磁匹配算法的优缺点,提出了一种新算法,即二者相结合分别用于地磁匹配的粗匹配和精匹配过程,将所得匹配结果用于修正惯导系统的位置.仿真结果表明,新算法可克服基于地磁熵的地磁匹配算法易于发散的缺点,提高导航精度.     

地球质心偏移与动力学解释

根据马宗晋等人的工作结果，现今全球构造特征在球坐标系内表现出构造形态、物理场背景和动力学状态等多方面半球级的反对称关系（南／北，０°／１８０°）．地震层析深测到的地幔结构显示的热心南偏和质心北偏可能是地球南北反对称的动力基础。本文建立了南北半球反对称密度分布的数学模型，计算结果表明，地壳地僵南北半球的密度不均匀分布可使地核偏离地球质心１－３ｋｍ，完全符合张焕志１９８２年的计算结果。太阳风可能是地球质心偏移的初始动力。     

北京国家地球观象台地磁场长期变化特征分析

利用北京国家地球观象台1957—2013年的地磁连续观测资料,对北京地磁场七个分量的均值和年变率进行分析,总结出地磁场七个要素不同的变化特征。此项工作对了解和应用北京地震台地磁的资料有一定的意义。     

古代日月食观测记载和地球自转变化研究

本文简要概述了利用古代日月食观测记载研究地球自转速率变化的意义，原理和方法，以及研究的历史，现状和今后的发展。     

张北6.2级地震前后地磁Z分量的日变化

利用河北省及邻省、市共１７个地磁台相对观测Ｚ分量资料,总结分析了张北６．２级地震前后的日变化。认为,一次较强地震前可能有多次异常出现,日变反向可作为中短期异常,而后出现的日变低点位移,当分界线连续在某区出现,地震可能进入短临阶段。日变反向的极值区附近和低点位移连续汇集地区可能是未来震中。对于震前出现的多次异常进行追踪预报,可能效果较好。     

地电阻率异常变化与地震成组活动关系的研究

本文给出了部分地电台ρｓ异常变化与研究区内地震组活动的实例，研究了ρｓ异常变化总体特征和发展演化过程特征与地震发生的关系，以及单次地震可能预报的前兆标志。对地电预报地震特别是首发地震后的震情判断和预报具有实用意义。     

中国及邻近地区地磁正常场及其长期变化的计算

本文根据国际地磁参考场系数,计算了中国地区1945～1990年代2~0×2~0网格地磁正常场值,并绘出了相应的正常场等值线图和等变线图,对其变化规律进行了分析.     

2000年中国地磁场及其长期变化冠谐分析

根据1998～2000年完成的118个地磁测点 和39个地磁台的三分量绝对测量资料以及IGRF2000,计算2000年中国地磁场冠谐模型(截断 阶数为8),以及2000～2005年中国地磁长期变化冠谐模型(截断阶数为6). 球冠极位于36 °N,104°E,球冠半角为30°. 中国地磁场冠谐模型能更好地表示我国地磁场的时空变化 ,地磁场模型的均方偏差为：104.4 nT(X分量),103.3 nT(Y分量),123.9 nT(Z分量). 依据地磁场及其长期变化的冠谐模型,分别绘制2000年中国地磁图(F,X,Y,Z)和异常磁场图(ΔF,ΔX,ΔY,ΔZ),以及2000～2005年地磁长期变化图(F,X,Y,Z). 指出改善地磁场模型边界效应 的途径,并对如何布设地磁复测点提出了建议.     

地磁场短周期变化与b值异常关系的研究

本文对唐山7.8级、荷泽5.9级、隆尧5.8级三次地震前地磁短周期变化和b值异常的变化特征进行了分析研究,并从孕震过程的角度初步探讨了它们之间可能存在的某种联系和规律,对于地震预报、综合分析和判断或许是有益的。     

长江三角洲地区地磁短周期变化异常的描述及解释

在长江三角洲地区进行了地磁短周期变化的观测,对资料的分析表明,该区域地磁短周期变化存在一非对称异常．其负异常较大,中心位于无锡、常熟一带;其正异常较小,中心位于海安与大丰之间．异常出现的周期为１００—３６００ｓ,并在１２０ｓ处取极大值．二维模型拟合表明,在该地区存在一由北向南上升的地下高导层．该高导层在溧阳、无锡、余山一线消失．这恰是溧阳、崇明大断裂之所在．该地区地表还存在有厚度为３００ｍ的高导覆盖层．