磁声重波在地球磁层中的传播

本文讨论了赤道附近地球磁层中磁声重波沿重力场方向的传播特征。结果表明,当波动频率小于截止频率ω_c时,磁声重波将在磁层中被反射。对于典型的磁层等离子体参数,ω_c的极大值约为0.3秒^-1。我们还讨论了磁声重波与地磁微脉动之间的关系,沿着重力场方向向下传播的磁声重波,可能直接引起赤道附近的P_c1磁脉动。     

磁层顶边界层剪切流引起的MHD波模转化

采用非本征模方法（non modal analysis）研究了磁层顶边界层中剪切流导致的MHD波模转化及其与背景流场的能量交换过程.发现在分别代表磁层顶内、外边界层及过渡区的均匀剪切流场中,初始设定的Alfvén波扰动可部分转化为快、慢磁声波.而且,在不同区域,根据等离子体参数的不同,发生的波模转化过程也不相同.在外边界,Alfvén波主要转化为慢磁声波;在内边界,Alfvén波则主要转化为快磁声波;而在二者之间的过渡区中,Alfvén波可同时转化为两种类型的磁声波.我们还发现,含有较强快波分量的扰动可从磁层顶剪切流场中获得能量而得到线性放大.上述物理过程可能对解释磁鞘至磁层的能量及动量异常输运现象有所帮助.     

利用Cluster Ⅱ数据分析等离子体片区磁结构运动特性

利用Cluster Ⅱ 卫星上搭载的磁通门磁强计的观测数据,可以计算磁结构的运动速度.本文在GSM（Geocentric Solar Magnetospheric System,地心太阳磁层系）坐标系下处理了磁暴期间（2002年8月1日到2日）和磁场宁静期（2002年8月6日到7日）的等离子体片区的观测数据.通过分析磁结构速度的统计特性和频谱特性,得到以下结论：（1）磁结构运动速度呈现出不规则的摆动结构.（2）Vz的方差与Vy的方差近似相等,而远大于Vx的方差.这可能是由于“风袋效应”.（3）在黎明侧的等离子体片区, Vx和Vz的平均值约为0,但Vy的平均值的量级为-10 km/s.这可能是在等离子体片区Pc5压缩波造成的.（4）Vx, Vy, Vz的频谱在0033 min-1和0035 min-1之间都有一个峰值.     

南海北部磁异常特征及对前新生代构造的指示

为了研究南海北部前新生代构造,利用新近的船载磁力测量数据,对磁异常进行变纬度化极,并反演计算视磁化强度和磁源重力异常,以及对三条OBS剖面进行重磁拟合.结果认为东沙隆起高磁异常带是浙闽沿海火山岩带向西的延续,其间被NW向古老的转换边界断裂F10错断;NE向的F2断裂是高磁异常带的南界,并限制了底侵活动的北界;F3断裂在...     

应用磁视散度及磁源重力异常确定低磁纬度地区磁性体分布-以哥伦比亚普图马约盆地为例

低磁纬度地区受斜磁化的影响,用常规方法很难准确确定磁性体的平面分布特征.为了研究位于低磁纬度地区普图马约盆地的磁性体分布特征,本文根据场的散度原理,假定磁△T异常为具有一定方向的矢量场,其方向与磁化方向一致,导出了磁△T异常视散度的计算方法;根据磁位与引力位的关系,在频率域中通过磁△T异常求取了磁源重力异常,并尝试利用拉普拉斯方程计算磁源重力异常垂向二阶导数.本文设计理论模型讨论了磁△T异常视散度、磁源重力异常垂向二阶导数的特征与磁性体平面分布特征的关系,证明了上述方法的有效性.进而利用上述方法推测了普图马约盆地磁性体的平面分布特征,结果表明:应用磁视散度及磁源重力异常确定的普图马约盆地磁性体分布与实际地质特征吻合较好,取得的成果对普图马约盆地相关地质研究及对低磁纬度地区的磁性体的确定有一定的参考意义.     

地球磁尾中不同类型磁结构的磁螺度演化特征

在二维三分量MHD数值模拟的基础上 ,对地球磁尾不同类型磁结构的形成作磁螺度分析 .研究表明 ,对于由晨昏电场产生的磁尾驱动重联过程 ,通过系统边界输运的磁螺度通量是引起系统总磁螺度变化的直接原因 .不同的初始磁螺度密度分布和磁螺度通量输运 ,可以引起中性片区域磁螺度密度分布的不同演化 ,从而导致具有不同拓扑位形磁结构的形成 .     

陕西段家坡黄土剖面中趋磁细菌特征与环境意义

对陕西段家坡黄土剖面61个样品(所在层位以S0和S1为主,其次为与它相邻的L1和L2层段)进行了磁场下的富集和移接培养等生物和地球化学综合分析。结果表明黄土剖面中存在向磁南极泳动的趋磁细菌,它在黄土层中分布少(<25个/格),呈弧形或厚壁形,单个菌体仅载有2～4个磁小体,在古土壤层中数量多(>125个/格),多呈杆状,单个菌体载有8～26个磁小体,磁小体近圆形,其线状排列不够规则,主要金属元素为Fe和Co.趋磁细菌中可检测到C_(14:0)-C_(28:0)系列的正构脂肪酸,不饱和脂肪酸甚微。磁小体形成最佳生长需氧量为10％,需铁量为0.02mmol/L(以0.01mol/L奎尼酸铁为铁源)。研究表明,趋磁细菌在古土壤时期最发育,磁小体大量形成是在古土壤层向黄土层转变的气候变化时期。     

亚洲MAGSAT卫星磁异常图

使用２０多万个ＭＡＧＳＡＴ卫星磁测数据，编绘亚洲卫星标量（△Ｆ）和矢量（△Ｘ，△ｙ，△Ｚ）磁异常图（２０°ｓ－６０°Ｎ，５０°Ｅ－１６０°Ｅ）．为了提取岩石层卫星磁异常，首先对ＭＡＧＳＡＴ卫星数据进行了筛选，然后进行主磁场、磁层场、电离层场和感应场改正，并消除虚假测点．将卫星数据分成黎明组、黄昏组和联合组，分别绘制相应的卫星磁异常图．根据１°×１°的网点值，用计算机编绘亚洲卫星磁异常图．初步分析了卫星磁异常与大地构造的关系．     

基于等效源的总强度磁异常非线性处理方法

总强度磁异常(ΔT1)常规处理方法通常将其近似当作磁异常矢量在地磁正常场方向上的投影(ΔT2).然而对于高磁环境如磁铁矿处的磁异常场幅值可达104 nT甚至更大的情况,上述近似假设则不再成立,如采用常规处理方法可能会带来明显的误差.本文针对该问题,提出一种基于等效源的总强度磁异常非线性处理方法;该方法根据总强度磁异常获取流程,直接反演实测地磁场总强度幅值与正常场强度幅值之差来求取等效场源.本文首先通过模型试验,分析ΔT1与ΔT2的差异;然后将ΔT1当作ΔT2采用常规处理方法以及ΔT1采用新方法得到的结果作对比分析,结果表明新方法处理结果与理论值的差异为常规方法处理结果的1/5甚至更小,充分说明了新方法的有效性;最后将该方法应用于铁矿实测总强度磁异常处理实例中来转换计算磁异常总模量,其实际应用效果进一步体现了高幅值总强度磁异常数据处理过程中采用新方法的必要性.     

地球远磁尾中的磁场重联——（Ⅱ）局部驱动力的影响

基于可压缩磁流体动力学模型,数值研究了由太阳风引起的局部驱动力对地球远磁尾中磁场重联的影响.结果表明,在远磁尾等离子体片中将发生强迫磁场重联,并形成磁岛和等离子体团.形成磁岛的特征时间很大于流动撕裂模不稳定性引起磁岛非线性饱和的特征时间.磁岛宽度随着磁Reynolds数S的增大而减小,随着尾瓣中等离子体压力与磁压之比值β_∞的降低而减小.认为太阳风引起的局部驱动力对地球远磁尾等离子体片中磁场重联的影响,可能不如流动撕裂模不稳定性那样显著.     

Geomagnetic factor of Dst variations in the selective generation of ionospheric characteristic waves

HF Waves of rotating polarization have been experimentally studied on the Magadan-Petropavlovsk-Kamchatskii path. It has been obtained that the degree of suppression of one of the characteristic waves during the selective polarization generation depends on the Dst value and sign. It has been established that changes in the amplitude ratio of the signals received from the antennas of clockwise and counterclockwise polarization are maximal at a quiet geomagnetic field when Dst is positive. Under the conditions of medium disturbance of the geomagnetic field and small-scale negative Dst values, it has not been ruled out that the second characteristic wave can be observed at a receiving point in the case when one of the characteristic waves is generated. Selective polarization generation of one of the characteristic waves can be mainly masked by an increase in small-scale irregularities of ionospheric plasma.     

在耀斑-日球电流片坐标系中——研究耀斑-激波相应地磁扰动的分布特征（Ⅱ）

本文采用一种新的坐标系--耀斑-日球电流片坐标系,对1966-1982年间由耀斑-激波所引起的277个耀斑-地磁扰动事件进行了分析.初步结果是:1.耀斑-地磁扰动事件在该坐标系中相对日球电流片的随机分布呈高斯分布,极大值在电流片附近;2.当地球和耀斑位于日球电流片同侧时,地磁扰动事件频次远高于异侧;3.地磁扰动强弱在该坐标系中的分布,亦呈现了同侧高于异侧,且极大值多在日球电流片附近;4.耀斑-激波能流密度ρ₂V₂³及其跃变量ρ₂V₂³-ρ₁V₁³在该坐标系中具有十分类似于相应磁扰水平的分布,其离散程度后者略大于前者. 根据本文的结果可以看出,对耀斑-地磁扰动研究来说,近太阳日球电流片的存在是一个重要的特征面,它对耀斑-地磁扰动的产生和强弱水平有重要影响,使太阳耀斑活动与地磁活动效应之间的对应关系变得复杂化了.     

耀斑-行星际激波结构与相应地磁扰动结构间关系的分析（Ⅰ）

利用297个耀斑-行星际激波-地磁扰动事件,统计研究了耀斑-行星际激波等离子体结构与相应磁扰结构间的关系,新的发现是:当激波面后的磁场南、北分量不大时,激波等离子体结构决定着相应磁扰的基本结构形态,特别是等离子体热状态与相应磁扰的恢复相关系十分密切.由本文定义的激波能量传输指数--FS指数对相应地磁扰动能给出较好的描述.推论:除磁重联这类能量传输机制外,对于行星际磁场南、北分量较小时,还可能存在以等离子体过程为基础的决定磁扰变化结构的太阳风-磁层能量传输机制,应进一步研究.     

不同高度和不同地磁扰动期间热层大气密度模式值与探测值的显著差异

热层大气密度是空间大气环境的重要参数,经过多年的研究已开发了多种大气模式,但其误差普遍较大,尤其在磁暴期间偏差值甚至超过100%.本文利用中国星载大气密度探测器和CHAMP卫星加速度计在轨获得的连续探测数据,针对近10年(2003—2014)中多次强磁暴事件和多次中等强度扰动事件,即2003年11月、2004年7月和2005年8~9月多次强磁暴事件(Kp值均达到9),2006年4月、2012年4月的两次中等强度磁暴事件(Kp值分别达到7和6),分析和比对不同强度磁扰事件期间不同高度全球大气密度就位探测值与模式值(NRLMSISE00)之间的差别.在2005年8月24日强磁扰事件中,560 km高度中国卫星就位探测值上涨幅度约2~3倍,扰动区中的增变比高达5.7倍,375 km高度CHAMP卫星就位探测值上涨幅度约0.8倍,扰动区中增变比达4.0倍,期间大气密度模式值不仅没有出现明显的涨落,更没有出现强烈的区域扰动;在2003年11月和2004年7月的强磁扰事件中,CHAMP卫星就位探测值均有显著涨变和强烈扰动变化,而模式值无明显扰动变化;在中等强度磁扰事件中,高度560 km附近就位探测值在北、南半球高纬地区显著上涨,远高于模式值,高度350 km附近就位探测值在地球阴影区域显著上涨,上涨幅度也大于模式值.分析结果表明现有大气模式对地磁扰动(尤其是强磁暴事件)期间全球热层大气密度的响应并不明显,需要进一步改善.     

Amplification and energy transformation of the magnetized Rossby waves in the ionosphere with an inhomogeneous zonal wind. I. A theory

The generation and further dynamics of the planetary magnetized Rossby waves and inertial waves in a dissipative ionosphere in the presence of a smooth inhomogeneous zonal wind (shear flow) have been studied. The magnetized Rossby waves are caused by the interaction with the spatially inhomogeneous geomagnetic field and represent the ionospheric manifestations of usual tropospheric Rossby waves. The effective linear mechanism of amplification and mutual transformation of the Rossby and inertial waves has been revealed. For shear flows, the operators of linear problems are not self-adjoint, and the corresponding eigenfunctions are non-orthogonal; therefore, a canonical modal approach is of little use in studying such motions. It becomes necessary to apply the so-called nonmodal mathematical analysis, which has actively been developed for the last years. The nonmodal approach makes it possible to reveal that the transformation of wave-like disturbances in shear flows is caused by the nonorthogonality of eigenfunctions in the problem of linear dynamics. Thus, there appear a new degree of the system freedom and a new way of disturbance evolution in the medium.     

Scattering of radio waves from the ionosphere in presence of time varying random irregularities

Summary In this paper the modified formula for scattering cross-section of radio waves from the ionosphere has been deduced in presence of time-varying random irregularities. The anisotropic behaviour of the medium which arises due to the presence of the geomagnetic field along with the time-varying irregularities of the medium has been considered. The derived expression for the dielectric tensor for the above medium has been utilised to obtain the required cross-section. The latitude, altitude, azimuth and polarisation angle dependence of scattering of radio waves from the ionosphere has been shown. The evaluated formula may be verified experimentally and the importance of the geomagnetic field and irregularities may then be analysed.     

地电扰动指数GEI研究

本文应用中国大陆地区11个地电场台站5.5年（2012-01-01—2017-05-31）中磁静日和磁扰日的观测数据,并联系地电场变化敏感响应地下介质非均匀性和空间电磁活动的特点,发展了地电扰动指数,即消除静日地电变化的幅值比地电指数（GEI）.对比各台站的地电指数与地磁指数,87.43%的单台地电指数D与单台地磁指数K在数值上完全相同或相差1,93.75%的单台平均地电指数Ds与单台平均地磁指数[K+0.5]（四舍五入）相同或仅相差1,说明地电指数能用于量化界定地电扰动水平,如同地磁指数量化界定磁扰水平.地电指数将服务于地球电磁环境监测、科学研究等领域,同时也可以用来评估地电场观测数据的质量.     

Plumes of the plasmasphere and variations in the geomagnetic field horizontal component

The effects of the dayside and dusk plumes of the plasmasphere during the ring current recovery phase on the disturbance level of the ground geomagnetic field horizontal component have been considered. It has been indicated that the geomagnetic field horizontal component changes specifically and synchronously in the region corresponding to the plasmaspheric dayside plume. Outside the plume the time variations in the geomagnetic field horizontal component pronouncedly differs. A spectral analysis of disturbances in the geomagnetic field horizontal components in the range of geomagnetic pulsations indicated that the intensity in the range of Pc4 pulsations increases at magnetic stations located on field lines corresponding to the dayside and dusk plumes of the plasmasphere. These pulsations detected in the dynamic spectrum of the geomagnetic field horizontal components in the dayside plume region of the plasmasphere, probably reflect the resonance oscillations of magnetic field lines in the region of field-aligned currents at comparatively low altitudes. We assume that this is caused by the instability of field-aligned currents originating as a result of the interaction between the ring current energetic ions and electromagnetic waves in the region with a relatively dense background plasma of the dayside plume.     

二阶Born近似有限频率走时敏感核

有限频率层析成像考虑了非均匀介质中波的散射、衍射、波前愈合等物理性质,使得其对速度异常体的分辨能力远大于射线层析成像.推导和计算有限频率敏感核是进行有限频率层析成像的关键,当前推导有限频率敏感核多借助一阶Born近似,但这只适用于弱散射介质的情况.本文基于二阶Born近似并利用傅里叶变换推导了三维均匀介质情况下有限频率敏感核的解析表达式,并将其推广到非均匀介质中得到了三维非均匀介质中有限频率敏感核.研究表明:当介质中速度扰动小于2%时,基于二阶Born近似的有限频率敏感核与基于一阶Born近似的有限频率敏感核差别很小,可近似认为相同;当介质中速度扰动大于5%时,基于二阶Born近似的有限频率敏感核与基于一阶Born近似的有限频率敏感核有较大不同,表明此时已不能忽略二次散射.     

Parameters of the near-earth interplanetary medium under quiet and disturbed geomagnetic conditions

The distributions of the parameters of the solar wind, IMF, and physical fields (E _y component of the SW electric field, compression field DCF) and the rms errors (σ) of measurements, depending on the daily characteristic of geomagnetic disturbance (Cp), are considered. The scatter of parameters in the interplanetary medium (IM) is actually considerable even during a long interval of geomagnetic quiet. It has been indicated that an unambiguous correspondence between the IM parameters and the characteristic of geomagnetic activity on the Earth is absent, and we have only tendencies toward an increase (decrease) in the parameter of the near-Earth medium (physical quantity) with increasing geomagnetic activity. These tendencies are transformed into linear relationships only after the three-fold averaging of values (hourly, daily, annual), which corresponds to numerous equations of relation between IM parameters and different geomagnetic indices, obtained by many researchers based on statistical analyses.