1985-1997年中国地磁场长期变化的正交模型

选取中国地区20个地磁台,日本地区3个地磁台的基本数据,使用自然正交分量方法(简称NOC方法)求得1985-199年中国地区地磁场三分量(X ,Y,Z)的自然正交分量的时间函数,即地磁场时间变化的正交模型. 对阶数从1-9的正交分量进行了试验计算,并计算出这23个地磁台分量的均方根偏差(RMS)值. 以1995年为例 ,取kNOC=1-3,将23个地磁台的正交模型值绘出了平面等值线图. 结果显示X , Y,Z长期变化速度的等值线非常平滑,分布均匀,且均具有明显的分区特征,这反映了主磁场的长期变化规律,而其中长期变化速率比较大的地区,反映地磁场的局部特征和有关的地球物理现象.     

60年代末与70年代末中国4个地磁台处Jerk的分析

外场的影响可以通过一定的方法从地磁月均值中消除,本文用通日月均值资料分析了广州、余山、兰州和北京的Jerk的大小．结果显示,上述4台的X和Y分量都存在二次寻数阶跃．Z分量上Jerk不明显,只有兰州和北京台较易看出60年代末的Jerk．由于本文结果是尽量消除外场影响后的结果,又是中低纬度地区的结果,所以作者认为它可支持Jerk是源于地核的推论,而且认为应将60年代末的Jerk与70年代末的Jerk一并研究．     

Estimation of effect of unequal secular variation on geomagnetic data reduction

The geomagnetic field components are periodically measured at repeat stations. The main objective of the repeat stations is to provide data for tracing the secular variation of the geomagnetic field components. Secular variation at the repeat station is generally different from that at geomagnetic observatory used in the data reduction. The effect of the secular variation differences on geomagnetic data reduction was estimated for the regions of Europe, North America (below 60°N) and Australia, respectively, during the period of 2000-2010. These estimations were obtained by using the monthly mean values of north, east and vertical components of geomagnetic field, recorded at geomagnetic observatories. The effects were calculated by using observatories pairs, with distances from 350 km (in Europe) to 3100 km (in North America and Australia). The maximal effects were found to be the smallest in east component in Europe and North America, and vertical component in Australia; the effects increase with time from a central reduction epoch and they are not constant during mentioned eleven years; they were less than 1 nT only in Europe, for distances between the observatories up to 1000 km in all three components and for periods spanning ±1 month from a central epoch. It was found that their year to year variability is mostly due to the non-eliminated external field residuals in the observatories monthly means; their effect is up to 3 nT for ±3 months from a central epoch. Further, the real effects were compared to those modeled by IGRF-12 model. The maximal differences between the real and the modeled values are below 4.5 nT in all three components, for ±3 months from a central epoch.     

中国地磁台观测的2014年地磁急变

地磁急变（jerk）是起源于地球外核并在导电地幔过滤效应后在地球表面观测到的一种地磁现象,其反映了地核内部某些动力学过程.Jerks在空间范围上既可以是区域性的,也可以是全球性的.中国地区地磁台能否检测到2014年jerk？针对这一问题,利用中国大陆10个地磁台的磁静日月均值和CHAOS-6全球磁场模型,分析了X、Y和Z分量2008—2018年期间的长期变化,估算了2014年前、后的长期加速度值,确定了2014年地磁jerk的时间和强度.研究表明中国地磁台Y分量的长期变化为"Λ"型,Z分量存在明显的"V"型,具有典型的jerk特点.Y分量jerk出现的时间大约在2014年6月,比非洲大陆的Algeria TAM台和南美洲French Guiana KOU台时间滞后大约4个月.这暗示着产生jerks的地核流体波动的时序特点.中国西部和东北部地磁台的长期变化形态有明显的差别,主要由非偶极磁场引起.CHAOS-6模型与地面台站的长期变化形态并非始终一致.本文结果有助于更好地理解和解释长期变化的时间演变和地理分布,并为深入探讨jerks的地核起源和驱动机制提供新的观测约束.     

华南地区地磁场长期变化特征

使用华南地区5个国家基准地磁台2008—2018年地磁观测数据,通过对磁偏角D、磁倾角I、总强度F、北向分量X、东向分量Y、水平分量H、垂直分量Z月均值及年变率的分析,研究该区地磁场长期变化特征。结果表明,华南地区5个地磁台近10年来七要素月均值及年变率均呈缓慢变化趋势,且变化量相当,反映了该区域地磁场长期变化的特征。     

An inspection of the long-term behaviour of the range of the daily geomagnetic field variation from comprehensive modelling

This paper attempts to reveal whether long-term trends in the ionosphere are reflected in the amplitude range of the geomagnetic daily variation recorded at ground level. The smooth and regular variation observed in the magnetograms on magnetically quiet days is induced by the ionospheric currents flowing in the dynamo region. So it is likely that trends in the conductivity or in the dynamics of this region could produce changes in the current densities, and consequently in the range of the geomagnetic variation. The crucial aspect is how to separate the changes produced by the geomagnetic activity itself, or by secular changes of the Earth's magnetic field, from the part of the variation produced by factors affecting trends in the ionosphere, which could have an anthropogenic origin. To investigate this, we synthesized for several geomagnetic observatories the daily ranges of the geomagnetic field components with a comprehensive model of the quiet-time, near-Earth magnetic field, and finally we removed the synthetic values from the observed ranges at those observatories. This comprehensive model accounts for contributions from Earth's core, lithosphere, ionosphere, magnetosphere and coupling currents, and, additionally, accounts for influences of main field and solar activity variations on the ionosphere. Therefore, any trend remaining in the residuals, assuming that all the contributions mentioned above are properly described and thus removed by the comprehensive model, should reflect the influence of other sources. Results, based on series of magnetic data from observatories worldwide distributed, are presented. Trends in the X and Z components are misleading, since the current system changes in form as well as in intensity, producing changes of the focus latitude in the course of a solar cycle and from one cycle to another. Some differences exist between the long-term trends in the Y component between the real and modelled ranges, suggesting that other non-direct solar causes to the amplitude changes of the solar quiet geomagnetic variation should not be ruled out. Nevertheless, the results also reflect some short-comings in the way that the comprehensive modelling accounts for the influence of the solar activity on the range of the daily geomagnetic variation.     

低纬地区地磁场谐波特征

利用我国低纬地区琼中、广州和泉州３个地磁台１９８２－１９８９年的地磁静日实测值，分析了Ｈ、Ｚ和Ｙ三个地磁分量的谐波特征。结果表明，①Ｈ、Ｚ两分量的谐波振幅一般在春秋季最大，冬季最小，Ｙ分量的谐波振幅在夏季最大，冬季最小，它们的变化形态基本上与太阳黑子数的变化形态同步；②三分量的相位都受到太阳活动和季节的影响。     

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.     

基于中国地磁台网地磁子夜均值数据对地磁急变的分析

为探索地磁长期变化中地磁急变事件的识别方法,分析地磁急变的特征,本文基于多个地磁台站子夜均值数据,利用线性拟合方法计算了地磁场X,Y和Z三个分量的年变率,对近年来发生的地磁急变事件进行了识别和分析。结果显示:Y分量能对分析时段内已报道的地磁急变事件进行很好的识别,其中1999年的地磁急变事件,在我国区域内发生的时间可能为1998年,此外2017年可能存在一个新的地磁急变事件;Z分量年变率整体变化平缓,2001年和2013年前后发生两次显著的地磁年变率变化,并且分别早于2003年和2014年两次显著的地磁急变事件时间,这与下地幔的高电导率层对不同分量地磁信号从核幔边界传播至地表过程中的延迟作用有关;X分量年变率出现多次地磁急变事件特征,其变化与D_st指数年变率变化具有相关性,可利用其去除X分量年变率中存在的外部空间电流体系影响成分,更可靠地辅助Y分量对地磁急变事件进行识别。总体上,地磁子夜均值数据年变率的空间分布与基于第12代国际地磁参考场（IGRF12）模型计算的地磁数据年变率的空间分布所呈现的变化特征在总趋势上具有一致性,表明地磁台站子夜均值数据能够反映我国区域地球主磁场的变化特征,而分别由子夜均值数据和IGRF12模型计算的2003年Y分量年变率空间分布均存在的显著局部特征,可能与地磁急变事件的区域特征有关。      

东亚地区地磁非偶极场长期变化的分析

本文利用东亚及其邻近地区50个地磁台站1955-1977年地磁三要素（D、H、Z）的实测年平均值算出的非偶极场值X、Y、Z,选用“按距离加权最小二乘曲面拟合”方法,计算、绘制、分析了东亚地区地磁非偶极场及其长期变化的时空分布特征,并与国际参考场（IGRF）模式进行了粗略的对比。所得的主要结果是:1.1955.0-1965.0年代,东亚地区Z分量的增长速度在迅速减小;1965.0年代以后,Z值在逐年下降。2.从整体上看,东亚地区地磁非偶极场虽然形态与IGRF给出的结果基本吻合,但长期变化有明显差异。1965.0年代的IGRF长期变化模式与实测结果偏差甚大。为了使IGRF模式更好地拟合地磁长期变化处于转折时期的复杂地区的情况,看来时间间隔应更短些,例如5年为好,采用现在通用的方法是不适宜的。     

不同磁通门经纬仪产出基线值对比分析

选取中国地磁台网中6个地磁台站基线值对比分析.结果表明,两套绝对观测仪器对同一分量所定出的两条基线,在经过墩差和仪器差改正之后,仍不能完全重合,D、H、Z三分量的基线值差值存在明显的起伏变化.初步判断,造成两套仪器基线值差值变化的原因很可能为两仪器所在墩差的变化,也就是说,在同一个观测区的不同点位,地磁场的差值也在不断变化.     

东亚地磁场模型的计算与分析

根据中国、前苏联和蒙古等地区的地磁复测点和地磁台站资料,使用泰勒多项式方法和冠谐分析方法,计算东亚地磁场(X,Y,Z)的泰勒多项式模型和冠谐模型,以及东亚剩余磁场(ΔX,ΔY,ΔZ)的冠谐模型和泰勒多项式模型,并绘制了相应的理论地磁图. 泰勒多项式模型的展开原点位于45°N和100°E,截断阶数为7.地磁场泰勒多项式模型的均方偏差为:X分量是133.0nT,Y分量是107.4nT,Z分量是14.0nT. 球冠极点位于45°N和100°E,球冠半角为42°,冠谐模型的截断阶数为10. 剩余磁场冠谐模型的均方偏差分别为131.2nT(ΔX),112.6nT(ΔY)和13.7nT(ΔZ). 对比分析了上述两种模型. 提出了确定区域模型截断阶数的判据.     

GSFC（9/80）地磁模型的评价和中国地磁台站异常值的确定

本文利用1960-1980年中国地磁台站资料检验了GSFC（9/80）地磁模型,结果表明该模型是成功的。据此通过地磁台站1960-1980年的观测值与GSFC（9/80）模型计算值的比较,确定了中国地磁台站的异常值。本文还建议在基本磁场的研究中从台站观测年均值中减去较精确测定的台站磁异常值,以提高资料的精确度。     

应用NOC方法研究中国地区地磁时空变化

应用自然正交分量(NOC)方法,对1995～2006年中国地区36个地磁台的地磁场观测数据进行了计算,获得了上述数据矩阵的本征值和相应的空间域、时间域本征向量,并就其时空分布与中国地磁模型（CGM）进行了对比分析,探讨了它的物理意义.研究表明,上述观测数据包含了丰富的地磁内、外源场信息,其中地磁场要素F、D、I第一、第二本征值及相应的空间域和时间域的第一、第二本征向量所描述的地磁基本场时间变化与CGM吻合较好.     

中国地磁台环境场的计算与分析

根据国际参考地磁场(IGRF)模型,计算出1945年5月—1990年5月中国部分地磁台的计算年均值,并与相应观测年均值比较,计算出地磁台各个地磁要素的磁异常值以及地磁台异常场的模量,本文的计算结果将为认识地磁台的地磁场环境、地磁台站资料评比提供依据。     

150 years of magnetic observatories: Recent researches on world data

A joint Discussion Meeting of the Royal Astronomical Society and the Royal Irish Academy, held on January 11th, 1991, commemorated the establishment of some early magnetic observatories, discussed recent research using global geomagnetic data and described the present status of magnetic observatories in the United Kingdom. The observatory and instruments at the Dublin magnetic observatory; the origins of the Greenwich magnetic observatory, and why it eventually had to be resited; and the history of the Munich magnetic observatory formed the historical part of the proceedings. Current research topics discussed were the geomagnetic secular variation and deep Earth structure and dynamics; fluid flow patterns near the top of the core; the origin of the annual variation of the geomagnetic field; results of an analysis of monthly means from some British observatories; a new theory of the geomagnetic daily variation; and the interactions between ionospheric science and geomagnetism. The present-day observatory scene was described in terms of the information that can be derived from the almost 40 year series of data from Hartland magnetic observatory; of the methods used to process data from the three UK magnetic observatories, which nowadays are operated automatically and remotely; and (a look into the future) of a new project, INTERMAGNET, which aims to make available, in near real time, data from the world-wide network of magnetic observatories.     

IGRF-11描述的2005-2010年中国地区地磁长期变化及其误差分析

第11代国际地磁参考场(IGRF-11)是国际地磁学与高空物理学联合会(IAGA)于2009年12月提出的最新与比较准确的IGRF.根据IGRF-11模型,计算了2005-2010年中国地区地磁长期变化(SVC).IGRF-11所描述的2005-2010年中国地区地磁长期变化与实际观测的地磁长期变化(SVO)是基本一致的,但亦有明显差异.分析比较了在中国地区34个台站上的SVO与SVC之间的差异,并得到了它们之间的差值及其均方误差σ,对于地磁偏角和倾角,σ分别为0.35′/a与0.53′/a;对于地磁总强度、水平分量、北向分量、东向分量与垂直分量,σ分别为5.12nT/a,8.91nT/a,8.89nT/a,3.27nT/a与3.59nT/a.引起IGRF-11所描述的2005-2010年中国地区地磁长期变化的误差原因是:中国地区的区域性与局部性的磁异常、IGRF忽略了外源场与IGRF模型的截断阶数、全球台站与测点的分布不均匀、地磁观测误差等因素.由于中国地磁模型(CGM)优于IGRF模型,并能比较准确地描述中国地区地磁场及其长期变化,故在实际应用中应选用CGM.     

CM4模型数据与台站实测数据的对比研究

本文利用第四代地磁场综合模型(Comprehensive Model 4,CM4),计算了1982—2002年隆尧地磁台站的磁层源磁场及其感应场、电离层源磁场及其感应场的地磁北向分量X、东向分量Y、垂直分量Z,分析了各场源磁场随时间的变化特征。磁层源磁场及其感应场呈现出11年和27天的周期性变化,有些年的27天周期性变化显著,有些年则不太显著;电离层源磁场及其感应场具有明显的季节变化,不同年相同季节的变化形态一致但幅度不同;日变化分析显示,磁静日和磁扰日期间的模型数据与台站实测数据变化一致性较好,相关性较高。     

地磁场Sq的经度效应和UT变化

使用国际地球物理年（ＩＧＹ）和国际地球物理合作年（ＩＧＣ）期间全球地磁台网的资料和中国台站的同期地磁记录，对地磁场太阳日变化Ｓ_ｑ的经度效应和ＵＴ变化进行了分析研究．将适用于瞬时全球磁场的球谐分析法与适用于平均场的双调和分析法相结合，提出了一种分析Ｓ_ｑ磁场的新方案，得到了（θ，Ｔ，ｔ）坐标系中组成Ｓ_ｑ场的三个部分，即仅随地方时ＬＴ变化的部分Ｓ_ＬＴ，仅随世界时ＵＴ变化的部分Ｓ_ＵＴ以及既随ＬＴ变化又随ＵＴ变化的部分Ｓ_ＬＵＴ．从全球来看，在ＩＧＹ／ＩＧＣ期间，这三部分的强度之比分别为：Ｘ分量１．０：０．２：０．３，ｙ分量１．０：０．１：０．６，Ｚ分量１．０：０．４：１．０．Ｓ_ｑ的经度效应和ＵＴ变化虽然表现了同一物理过程，但它们有不同的表达形式，其决定因素是地磁轴对地理轴的倾斜，地磁场的非偶极子成分（即区域性异常）和地球内部电性的横向不均匀性（包括海陆分布、地壳上地幔电导率的区域差异）     

地磁绝对子夜均值短周期异常数据识别方法

以满洲里、红山、武汉、泉州地磁基准台2009年D、H和Z三要素绝对子夜均值数据为例,对短周期异常数据识别方法进行研究。通过线性去倾和去除27日滑动平均处理,剔除周期较长的主磁场变化及季节变化的影响,在此基础上研究残差数据随纬度分布的规律,发现各要素之间分布各异。由此,对不同地磁要素建立不同短周期异常识别方法,结合数据曲线进行甄别。