华北地区地电暴时GIC及涡旋电流响应分析

通过地电场台址近地表介质电阻率和地电场值计算大地电流,从大地电流场中分离出涡旋电流;根据平面波理论和水平导电层模型,使用地磁暴观测数据在频率域计算地磁感应电场(GIE),由GIE计算地磁暴感应电流(GIC).计算结果与实测值对比分析表明:GIE计算结果与实测地电暴具有很好的相位一致性;GIC涡旋中心相对地电暴涡旋中心存在向SE漂移约3°的现象;磁暴时地磁场Z分量的幅值分布图中极大值区域与涡旋中心重合,可能是GIC涡旋中心偏移的原因.另外,根据电磁感应原理提出的等效环电流模型,在一定程度上解释了涡旋大地电流的形成机制.本项工作可应用于地磁观测与地电观测的相互校正,同时有助于认识地电暴对大地电流分布的影响.     

多线路地铁运行中杂散电流的自然电位监测实验

采用正交布设的电极装置监测广州3条地铁运行产生的杂散电流,并对其来源开展分析。结果显示,距离1 km地铁启动或制动产生的剩余电位大于100 mV,其背景值小于3 mV;自然电位时序的主要周期为119.2 s,其余显著峰值为51.16 s、178.9 s和358.5 s;其功率谱的主要能量分布在200 s以下,与无地铁运行时存在显著差异。通过对地铁信号的脉冲细节进行模板匹配,得到与地铁运行频率接近的脉冲数量,对这些脉冲进行定位能够分辨出电流信号的来源方位。结合本文数据和其他在运行地电场和地磁场受地铁干扰的数据,可开发滤波技术以去除地电场和地磁场观测中的地铁杂散电流信号。     

青藏高原东南缘深部地壳流与地磁日变化短时畸变源电流的联系

在青藏高原东南缘,前人使用大地电磁探测和地震学方法得出的结果都揭示了可能存在部分熔融状态的地壳流,而这种地下熔融体与周围物质的作用可能引起了地下强电流异常,进一步导致地表地磁响应.基于连续的地磁观测,发现2018年7月31日在川滇块体周边出现大范围的地磁Z分量日变化短时畸变,畸变发生后100天内发生了4次5级以上地震.为了定量研究这一现象,本文基于Biot-Savart定理和采用SVD （Singular Value Decomposition,奇异值分解）的阻尼最小二乘法对地磁日变化短时畸变数据开展反演.结果显示：（1）以大地电磁测深给出的电性模型作为初始条件,反演得到的电流强度为3700~5000 A,有效深度为25~60 km;（2）地下畸变电流的空间分布位置和深度和地下电性高导体分布一致,与前人给出的地壳流位置吻合;（3）地壳流偶然微小运动可能引起了大范围的强电流,这种短时存在的高强度电流沿高导带分布,可能是地磁日变化短时畸变的源电流;（4）推测深部地壳流的运动具有传递应力作用,参与诱发了100天内发生多次5级以上地震.对源电流进行反演的定量化工作,以地下电流的方式佐证了可能存在地壳流.     

区域地电观测网地电场日变化模型研究

应用泰勒多项式和曲面样条函数法建立了我国地电场观测台网中华东、 华北两个区域台网的地电场日变化(K_p≤5)模型,并对拟合结果进行了对比分析. 结果表明: ① 尽管地电场变化复杂,但用这两种方法建立的日变化模型相当吻合,模型曲线随时间的变化符合样本曲线随时间的变化; ② 用模型曲线可以描述其它年份同农历日期、 同等磁情时实测的地电场日变化; ③ 用模型曲线描述实测地电场日变化时,低磁情时得出的结果要优于高磁情时的结果; ④ 用多日样本曲线得到的模型曲线更能清晰地展示出地电场日变化的两次起伏波形、 幅度以及极值集中在午前午后等变化特点. 今后建立全国各区域台网不同磁情、 不同农历日期的地电场日变化模型可定量评价区域台网的地电场观测资料的质量,同时根据该模型能够分离出地电场的非正常变化,进而研判真实的异常,以服务于地震等灾害事件的预测以及地球电磁环境变化的监测等方面.      

天祝台阵地电场季节变化及其两种影响因素分析

地电场是联系空间Sq电流体系、地球表面电流和内部电流活动的地球物理量,它包含了空间电流系变化产生的大地电(流)场和区域环境变化等引起的自然电场。通过研究青藏高原东北缘的天祝台阵5个固定地电场台站连续10年观测数据,得出该区域地电场变化具有明显的366±(<1) d周期。且大地电流矢量方向有明显的季节变化,每半年改变一次方向,方向变化时间一般为每年4月和9～10月;大地电流矢量的强度变化也具有周期性。通过建立简单模型进行定量化分析,认为地电场季节变化主要受到Sq年变和区域气候环境的耦合作用,主要依据为地电场长趋势变化与电离层Sq电流年变化趋势吻合。基于区域性气候、冻融深度等季节性变化模型开展计算,认为气温导致了地下浅层介质电性结构、电极附近电位方向的变化,影响了地电场的长趋势变化。本文结果有助于认识超低频地电场年变周期特点及其原因,并探索其应用前景。