近12000年以来北京地区地球磁场变化机理探讨

距今12000年以来北京地区地球磁场长期变化由长周期(大于1000年)和短周期(约500年)两部分组成,长周期和短周期分量分别受控于漂移场和稳定场的变化.与日本地区相比,北京地区地球磁场最显著的特征是在距今(5110—4670)±110年之间曾发生短极性漂移事件,这样的短极性地磁事件可能与地球外核流体运动的异常变化有关.     

甘肃灵台黄土剖面记录地球磁场长期变化的可靠性探析

对甘肃灵台黄土／古土壤序列黄土层Ｌ１以及古土壤层ＳＯ和Ｓ１进行的较为详细的古地磁和岩石磁学研究表明：该剖面黄土剩余磁性在锁定过程中受到的平滑作用不大,因此能够记录百年尺度的地球磁场长期变化;而古土壤剩余磁性则受到强烈的平滑作用,不能记录百年尺度的地球磁场长期变化．在此基础上,对黄土层Ｌ１记录的地球磁场长期变化特征进行了分析,进一步证实了Ｍｏｎｏ Ｌａｋｅ和Ｌａｓｃｈａｍｐ漂移是两个独立的事件。     

中国四川地区地球磁场强度的长期变化

运用 Thellier 逐步热退磁法,主要测定了我国四川一些地区新石器时期至明、清各朝代的地球磁场总强度值。本文结果表明,在过去5000多年里,该地区地球磁场的总强度随时间呈较大幅度的变化。将该地区与我国其它相关地区地球磁场总强度的长期变化曲线进行对比研究的结果表明:变化的总趋势大致可比,但最高值出现的时间不同.从过去四千年间,新疆、四川、广东、福建及洛阳一些地区的地球磁场强度变化曲线中最高峰和跨时千余年的"M"型变化中低峰出现的时间推得的滞后速度在0.01°—0.03°/a 之间。     

中国四川地区地球磁场强度的长期变化

运用 Thellier 逐步热退磁法,主要测定了我国四川一些地区新石器时期至明、清各朝代的地球磁场总强度值。本文结果表明,在过去5000多年里,该地区地球磁场的总强度随时间呈较大幅度的变化。将该地区与我国其它相关地区地球磁场总强度的长期变化曲线进行对比研究的结果表明:变化的总趋势大致可比,但最高值出现的时间不同.从过去四千年间,新疆、四川、广东、福建及洛阳一些地区的地球磁场强度变化曲线中最高峰和跨时千余年的"M"型变化中低峰出现的时间推得的滞后速度在0.01°-0.03°/a 之间。     

地磁长期变化信号提取和模型预测精度评估

高精度地磁场信息在地球物理导航等领域有着广泛应用,一般依靠地磁场模型来预测未来磁场的时空状态变化特征.本文基于中国大陆10个地磁基准台站2009—2022年的连续矢量观测数据,通过月均值年差分和主成分分析方法剔除外源干扰场,进一步去除岩石圈磁场,提取得到了主磁场长期变化信号,并将其与IGRF和WMM系列主磁场模型结果进行对比.通过引入绝对误差、均方根误差等指标,定量评估了IGRF-12和WMM2015模型在中国大陆区域内1—5年尺度的预测精度.结果表明,IGRF-12和WMM2015模型均能总体反映我国大陆主磁场长期变化趋势,两者总场强度的5年均方根误差分别为54.19 nT和15.86 nT,WMM2015模型预测的7个地磁要素的精度均优于IGRF-12.模型误差会随时间逐渐增大,两模型总场强度的1年期最大误差为13 nT,5年期最大误差可达153.65 nT,难以满足高精度定向钻井等领域的地磁导航需求,因此,有必要结合地磁台等观测资料,研制年周期地磁场快速长期变化模型.

     

20世纪地磁长期变化场分析

利用IAGA（国际地磁与高空物理学协会）编制的IGRF(国际地磁参考场)研究了20世纪地磁场变化规律. 20世纪地磁长期变化场的四极子（n=2的高斯系数所表示）变化最为显著,与主磁场相比长期变化场的球谐级数收敛较慢,利用追踪异常焦点位置随时间的变化的方法,发现地磁非偶极子长期变化场的垂直分量Z的等值图上有五大异常,其漂移情况不太统一,但是基本上是西向漂移.这种西向漂移的不一致性,在某种程度上证明了地磁场模型的正确性. 20世纪地磁场长期变化的能量谱与主磁场的不同,偶极子、 四极子和八极子的变化较明显.     

北京地磁台地磁场长期变化的初步研究

根据北京地磁台1987~2012年已正式出版的《地磁观测报告》资料,对北京地磁台地磁场的长期变化进行初步分析研究。系统地总结了北京地磁台地磁场长期变化的基本规律,这对进一步认识了解北京地磁台地磁场各要素的变化规律与特征,以及应用北京地磁台的资料有一定的意义。     

2001～2007年北京地区地磁变化分析与地震预测研究

2001～2007年北京地区地磁测量工作,取得了大量可靠的资料。应用这些资料,分析了2001～2007年北京地区地磁变化,研究了震磁前兆信息,获得了有意义的震磁前兆,在北京地区的地震监测预报工作中具有积极作用,产生了一定实效。     

1900—2000年亚洲地磁场长期变化

根据第七代国际地磁参考场（ＩＲＦ）．计算亚洲地区（１０Ｎ—７０Ｎ，４０Ｅ－－１６０Ｅ）各个地磁要素１９００－－２０００年期间（时间间隔为５年）１网格值；绘制相应年代地磁北向分量（Ｘ）、东向分量（Ｙ）和垂直分量（Ｚ）的长期变化分布图；分析地滋长期变化的时空变化特征．     

地磁场长期变化球谐模型SVSHM 1960-1965

本文利用1960.0-1965.0全球157个地磁台站的X、Y、Z三分量年均值资料,进行了地磁场长期变化的球谐分析。我们采用5种加权方案（从主要考虑法矩阵条件数的方案S过渡到仅考虑资料误差的方案D）,并选择5种截断水平（球谐函数的截取级次从n=4到n=8）,共作了25次分析,从获得的法矩阵条件数和拟合残差两者的分析中发现,对这一组资料球谐级数的截取级次取为n=6,而加权方案采用S^3/4 D^1/4可能是最有效的,其结果即为地磁场长期变化球谐模型SVSHM 1960-1965。     

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。     

1950-1985年中国地磁长期变化的模型和分析

对1950年以来中国及其邻近地区的地磁观测台和复测点地磁三分量数据进行了系统地分析,求得这期间每5年的共7组地磁长期变化的模型（SV模型）.利用这些SV模型将需要的地磁观测值归算到所需的年代,很好地建立了1950-1985年中国地区的主磁场模型.文中还表示了中国地区1950年以来地磁各分量地磁长期变化的时空变化趋势.这些SV模型系数和国际参考地磁场系数计算的SV值与相应观测的SV值比较,由中国SV模型系数得到的均方值比国际参考场的小.     

地磁场长期变化球谐模型SVSHM 1960—1965

本文利用1960.0—1965.0全球157个地磁台站的X、Y、Z三分量年均值资料,进行了地磁场长期变化的球谐分析。我们采用5种加权方案（从主要考虑法矩阵条件数的方案S过渡到仅考虑资料误差的方案D）,并选择5种截断水平（球谐函数的截取级次从n=4到n=8）,共作了25次分析,从获得的法矩阵条件数和拟合残差两者的分析中发现,对这一组资料球谐级数的截取级次取为n=6,而加权方案采用S3/4 D1/4可能是最有效的,其结果即为地磁场长期变化球谐模型SVSHM 1960—1965。     

行星尺度地磁异常的长期变化

为了综合反映地球表面行星尺度磁异常的展布面积、磁场极值以及磁场分布特征等多种因素及其与磁能的关系，本文用穿过各异常区的“无符号磁通量”为特征参数来表征磁异常区强度.用第八代国际参考地磁场模型(IGRF)，分析了1900年到2000年全球最大的5个磁异常区的长期变化，结果表明，在一百年中，南大西洋(SAT)、大洋洲(AUS)和非洲(AF)3个异常区的磁通量均增加了200MWb以上，欧亚异常(EA)磁通量增加幅度稍小(157MWb)，上述4个异常区磁通量增幅为30%-60%，而北美异常(NAM)的磁通量则减小了50MWb.各异常区面积虽有变化，但最大变化仅为%左右.对磁异常区的西向漂移研究表明，地球表面和核幔界面的西漂明显存在差异：地表磁场有持续而稳定的西向漂移，全球平均西漂速度为0.2°/a；但核幔界面磁场的西向漂移速度要小得多，最大不超过0.1°/a.形成这种差异的原因可能是组成地磁场的不同球谐分量有不同的漂移速度；地表磁场的西漂主要决定于占优势的低阶分量，而核幔界面的西漂则受到高阶分量的重大影响.本文指出，在把地表西漂值用作地核磁流体运动速度的典型值时必须十分谨慎.     

1950—1985年中国地磁长期变化的模型和分析

对1950年以来中国及其邻近地区的地磁观测台和复测点地磁三分量数据进行了系统地分析,求得这期间每5年的共7组地磁长期变化的模型（SV模型）.利用这些SV模型将需要的地磁观测值归算到所需的年代,很好地建立了1950—1985年中国地区的主磁场模型.文中还表示了中国地区1950年以来地磁各分量地磁长期变化的时空变化趋势.这些SV模型系数和国际参考地磁场系数计算的SV值与相应观测的SV值比较,由中国SV模型系数得到的均方值比国际参考场的小.     

行星尺度地磁异常的长期变化

为了综合反映地球表面行星尺度磁异常的展布面积、磁场极值以及磁场分布特征等多种因素及其与磁能的关系,本文用穿过各异常区的“无符号磁通量”为特征参数来表征磁异常区强度.用第八代国际参考地磁场模型(IGRF),分析了1900年到2000年全球最大的5个磁异常区的长期变化,结果表明,在一百年中,南大西洋(SAT)、大洋洲(AUS)和非洲(AF)3个异常区的磁通量均增加了200MWb以上,欧亚异常(EA)磁通量增加幅度稍小(157MWb),上述4个异常区磁通量增幅为30%—60%,而北美异常(NAM)的磁通量则减小了50MWb.各异常区面积虽有变化,但最大变化仅为%左右.对磁异常区的西向漂移研究表明,地球表面和核幔界面的西漂明显存在差异：地表磁场有持续而稳定的西向漂移,全球平均西漂速度为0.2°/a;但核幔界面磁场的西向漂移速度要小得多,最大不超过0.1°/a.形成这种差异的原因可能是组成地磁场的不同球谐分量有不同的漂移速度;地表磁场的西漂主要决定于占优势的低阶分量,而核幔界面的西漂则受到高阶分量的重大影响.本文指出,在把地表西漂值用作地核磁流体运动速度的典型值时必须十分谨慎.     

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.