中国大陆地磁场Z 分量日变幅的时空特征分析

通过分析中国大陆76个地磁台站2008年1月1日至2010年12月31日地磁场Z分量日变幅的时空特征,得到结论如下:①在时间上,回归分析和傅里叶分析结果表明,所有台站地磁Z分量的日变幅均有明显的周期性变化,周期主要有365天、183天、122天、73天等,其中365天的周期振幅最大(即年周期)。②空间上,地磁场Z分量日变幅随纬度整体呈非线性变化,在25°N附近存在拐点(极大值点),在15°～25°N,日变幅随纬度的增加而增加,在25°～50°N,Z的日变幅随纬度的增加而减小。③通过地磁场Z分量日变幅时空分布与等效电流对比,结果显示地磁场Z分量日变幅的时空变化特征主要是由等效电流的时空演化决定的。④若粗略地把地磁场Z分量日变幅最大值所处的纬度视为等效电流的焦点所在的纬度,则焦点所在纬度夏季最高,春秋季次之,冬季最低,逐日焦点变化最大可达10°。     

主磁场长期变化十年至百年尺度的周期

本文运用小波变换技术,通过分析历史地磁场模型gufm1（时间跨度从1590~1990年）,考察主磁场长期变化场（B场）的周期性.结果表明,B场总磁极强度存在三个主要的周期分量：稳定的30年周期,在偶极子场的赤道分量g¹₁和非偶极子场中较常见;频散的准50年周期,主要是由轴向偶极子分量g^0₁贡献的,此外,四极子场也有贡献;世纪尺度的110年周期,其强度会发生变化,主要来源于偶极子场的赤道分量以及八极子场.     

中国大陆两次地磁急变分析

通过分析我国9个地磁台站1985～2003年间Y分量和Z分量的年变率曲线,发现1991年在Y分量上有明显地磁急变(Jerk)反映,Z分量并没有明显反映.同时在2000～2001年附近发现Z分量的年变率曲线斜率普遍出现急剧的转折,而在Y分量上则没有发现这种现象.其次,利用地磁场月均值与Ap指数月均值的相关性,通过一个确定的模式,从地磁场月均值中除掉外源场的影响.研究发现,对于Y分量和Z分量来说,是否去掉外源场对地磁急变的鉴别并无明显影响.最后,用年变率的等值线图分析了我国地磁台网范围内地磁急变的时空分布演化特征.     

伪魏格纳-维勒分布在地磁时频分析中的应用

采用伪魏格纳-维勒分布对静日和扰日的地磁场Z分量数据进行时频分析,结果表明周期为6～ 24h的静日变化在静日和扰日的各个台站都存在;而2～6h部分既受外源场影响,也反映了区域信息,表现出感应磁场和地壳磁场的特征.采用平滑伪魏格纳-维勒分布对汶川8.0级地震前各台的Z分量数据进行时频分析,结果显示震中附近的地磁台站在震前记录到了周期约为4.4h的异常信号,其振幅随震中距增大而减小.     

基于10ka尺度的区域非偶极子磁场变化的研究

我们利用千年时间尺度的全球地磁模式CLAS10K.1b和CALS3K.4计算和分析了公元前10000年(10000 BC)至公元1900年(1900AD)中国大陆非偶极子(ND)磁场的时空变化,还考察了ND场和ND场Z分量的功率谱.以地磁ND场垂直分量Z为例,结果显示10000 BC—1900 AD期间,ND场有三个主要的变化期.10000 BC—2500 BC期间,正值区几乎占据了整个大陆;在2500 BC—1500 AD期间,正值区域变成负值区域.1500 AD—1900 AD,负向区域变为正值区域.东亚地区ND场的磁异常最早出现在1682 AD,其极值强度在研究期间总共增加了18128.73 nT,自1682年以来,极值位置一直向东南移动.ND场Z分量的平均年变率也可分为3个阶段,随时间共增加了56.45 nT/a.球谐阶数截断至N=3时东亚ND场磁异常区已基本形成,N>5时磁异常极值位置基本固定在44°N和103°E,强度随阶数增加而不断增强.功率谱表明,ND场的功率变化主要受Z分量功率的影响.     

地磁太阳黑子周变化起源的讨论

为了避开60年代末和70年代末Jerk(H)、Jerk(Z)的影响,分析了1979～1998年西欧4个台和1979～1999年亚洲东部6个台的H、Z资料,结果表明各台间H(或X)分量的太阳黑子周变化一致性较好.但Z分量的太阳黑子周变化显示出非常特别的现象,Z变化的相位随台站经度变化而变化,东亚地区的Z变化几乎与西欧地区的变化反向.因此,东亚地区的Z变化与H变化的关系不符合P01模式的假设,外源场之说似乎不能解释.     

新沂台和马陵山台地电场日变化及潮汐响应初步分析

基于江苏省新沂台和山东省马陵山台同(近)场地观测的地磁场、地电场和分量应变观测数据,详细分析了两台站地电场日变化的波形、变幅、相位和优势周期成分以及日变幅的季节效应和台址电性条件对其的影响,并在此基础上分析了地电场日变化的机理.结果显示:① 两台站地电场日变化主要为两次起伏变化,主相起伏集中在当地午前午后时段,且起伏波形与磁场日变化的起伏波形大致相同,存在相位差,但主相起伏时段与磁场对时间的偏导曲线上的日变化起伏时段大致对应;地电场变化与磁场正交分量的变化显著相关,且与同方向的分量应变显著相关;地电场日变化波形与分量应变日变波形有很大差异;② 两台站地电场、地磁场日变化的优势周期为12 h,8 h,24 h,最显著周期为12 h,其中12 h和24 h周期成分是应变分量的优势周期;③ 两台站同方向地电场日变化的波形高度相似,但同台正交分量之间的日变幅有方向性差异;朔望月时段的日变幅大于上下弦月时段,日变幅有夏季大于冬季的季节效应;台址电导率越低,日变幅越大.地电场日变化既表现为广域性特征,又表现为局部性特征.地电场日变化机理分析认为,地电场日变化是由月日潮汐力和太阳风引起的电离层活动所导致,同时还受到季节、台址电性条件等多因素的影响.      

唐山地震前后地磁Z分量功率谱异常性质的探讨

唐山地震前后,在昌黎地磁台和北京地磁台观测到地磁垂直分量Z十数天功率谱成份的振幅相对于远离震中的红山台有程度不等的异常变化。北京、昌黎二台相对红山台的地磁Z分量下午日变幅步长为15天的相关分析,表明在同一时段相关系数r降,偏差σ上升,说明二台与红山台间,存在着周期接近于统计步长半月的非一致变化。与此相应,西集、塘沽地电(自然电)场记录、旺_11和鄚_1废油井自喷及余震(M_L≤3.0)日频度功率谱均显示半月周期变化。 本文试图用孔隙流体扩散及包体膨胀硬化的周期效应解释上述周期性现象。     

地磁、地电台网记录傅里叶频谱分析

依据FFT计算方法,选取中国地磁、地电台网各10个台站记录,对NS、EW分量进行10日频谱分析,结果发现,磁静日和磁扰日电、磁场数据具有不同特征。(1)磁静日数据:①电、磁场周期成分以12h为主,其次为24h、8h。在X分量(NS向)中,非显著周期成分,如4h、48h、6h,所占频次较大,Y分量只存在12h、24h、8h成分;②EW测向(或Y分量)电、磁场最大频谱值大于NS测向(X分量);③X分量最大谱值多在12h,Y分量在24h;④台网位置由北向南,Y分量最大谱值逐渐减小,X分量则两头略高,在35.0°—40.0°N范围内变化平稳。(2)地电暴日数据:①沿海地区NS测向主要周期成分比内陆地区复杂且偏大,大于18h的成分相对活跃,最大以20h、24h、36h成分出现,内陆地区最大周期成分为18h,其次为12h。EW测向谱值在各台变化较一致,均体现了以12h、8h为主的变化特征;②各台NS测向最高谱值均大于EW测向。     

新沂台地电场频谱特征的分析与研究

运用快速傅里叶变换与小波分析对新沂地电场不同季节、不同年份的资料与地磁场H分量、连云港体应变资料进行频谱对比分析,结果显示:地电场EW向的,优势周期主要为12 h;地电场NS向的优势周期主要为8h、12h、24 h;地磁场H分量的优势周期主要为8h、12 h、24 h;体应变的优势周期主要为12 h、24h;并且在不同年份、不同季节各物理量的优势周期显著度也不尽相同.从各物理量对应性的结果显示:地电场EW向与体应变吻合度较高;地电场NS向与地磁场的吻合度较高.此对应结果解释了新沂台地电场产生的一种机制.     

1936年中国地磁参考场的冠谐模型

根据1936年中国东部和中部地区的地磁测量资料，以及国际地磁参考场DGRF1935和DGRF1940，用冠谐分析方法计算1936年中国地磁参考场(CGRF)的冠谐模型. 冠谐模型的截断阶数为8，球冠极位于36°N和104°E，球冠半角为30°.CGRF1936比相应的国际地磁参考场能更好地表示中国地磁场的分布，本文计算的冠谐模型的均方偏差分别为104.9 nT(X分量)，84.8 nT(Y分量)和121.1 nT(Z分量). 根据地磁场的冠谐模型，绘制1936年中国地磁图(X，Y，Z，F)和异常磁场图(ΔX，ΔY，ΔZ，ΔF).     

海口火山区开展地磁相对观测的初步研究

海口马鞍岭火山综合观测台与琼中基准地磁台相距约86km,前者将GM4磁通门磁力仪安装在特制的弱磁性大理石箱体中,开展地磁场D,H,Z三分量相对观测;后者将Flearplus和Over—hauser磁通门磁力仪安装在无磁性地磁房中,开展F总场绝对观测和D,H,Z三分量相对观测。通过两个台站D,H,Z三分量变化场的相关对比分析,相关系数皆达到0．98以上。这说明,在火山区开展地磁相对观测是可行的,而采用弱磁性大理石箱体安放磁通门磁力仪进行地磁相对观测具有很高的推广价值。     

兰州地磁台的太阳周地磁变化

本文用最大熵谱方法分析了兰州地磁台1964年到1981年的年均值资料,结果表明兰州地磁台三分量Z,H和D有一个近11年周期的共同谱峰,其周期分别为11.1年,12.1年,和11.8年。这种现象是太阳活动效应所引起的。     

近年地磁场的长期变特征

利用红山、后土桥等台近30年的的地磁绝对观测资料,对F、H、Z各分量进行了分析,对Z分量的年速率进行了研究。结果:1999年和2000年F总场和Z分量长期变相继出现了转折,结束了逐年上升的变化趋势,但局部地区近两年有所回升。而H分量趋势没有变化,依照原来的趋势在下降;Z分量年速率的减缓变化往往与华北地区较强地震有关。     

滇西北地区地磁短周期变化特征研究

利用滇西北地磁台阵8个测点的秒采样观测数据,对短周期事件的地磁三分量变化幅度进行统计,得到不同周期的垂直分量和水平分量变化幅度比值ΔZ/ΔH在观测区的空间分布,由此推测地下存在一条NNW走向的高导带,从地壳延伸至上地幔,且位置随深度不断变化。     

中国地区地磁场的球冠谐和分析

本文根据中国及其邻近地区的地磁三分量绝对测量资料,利用球冠谐和分析方法,计算出中国地区地磁剩余场的冠谐模型,地磁剩余场△X,△Y,△Z的模型均方根偏差分别为106.9,89.7,137.6 nT.提出由地磁场的国际参考地磁场和地磁剩余场的冠谐模型组成的联合模型作为中国参考地磁场的模型,它能较好地表示中国地磁场的分布.以地磁场的联合模型为正常背景场,计算出三分量磁异常的冠谐模型,并分析了磁异常的基本特征,它将为深入研究中国岩石层结构提供新证据.     

地磁半年周期变化的源场模式初探

用Sompi谱分析法分析了16个台站的北向分量半年周期变化的振幅与相位,时段为1984～1988年,资料是通日月均值.这些台站中大部分是中国的台站.分析结果表明,北向分量的纬度效应很小.这一现象本身已说明半年周期变化的源场不能单用P_1~0模式描述.如用P_1~0模式的假设研究半年周期变化的感应尺度C会造成极大的偏差.目的是研究计算半年周期变化的C值应该用何种源场模式最合适.初步结果显示用P_n~0(n=1,…,5)模式估算的C值较合理.     

地磁Z分量日变"低点位移"异常成因分析

本文基于对地磁Z分量日变"低点位移"异常和太阳静日变化内外源场等效涡旋电流体系时空演化特征的分析,提出了"电磁炉效应"假说,以解释地磁Z分量日变"低点位移"异常的成因.本文认为,起源于地球内部和外部涡旋电流体系所产生的太阳静日变化Sq,作为一个持续的交变磁场,切割地壳深部的高导低速层,形成涡旋电流并产生热能,致使高导低...     

肃南5．3级地震前嘉峪关台地震前兆异常初探

以嘉峪关台的原始资料为依据，着重探讨了肃南5．3级地震前祁连山西段的地震活动性异常。将本台的地磁Z分量与兰州、天水地磁台进行比较，结果认为：肃南5．3级地震的发生基本符合祁连山西段地震活动的周期性特征，前兆资料无明显的临震异常显示，但本台的自然电场，地磁日幅差和Z分量的日均值资料有明显的短期趋势性异常显示。     

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。