• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

1997—2016年中国大陆地区地磁台站观测环境变化定量分析

李细顺 高登平 王利兵 赵志远 畅国平 章阳

李细顺, 高登平, 王利兵, 赵志远, 畅国平, 章阳. 1997—2016年中国大陆地区地磁台站观测环境变化定量分析[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(3): 686-697. doi: 10.11899/zzfy20190320
引用本文: 李细顺, 高登平, 王利兵, 赵志远, 畅国平, 章阳. 1997—2016年中国大陆地区地磁台站观测环境变化定量分析[J]. 震灾防御技术, 2019, 14(3): 686-697. doi: 10.11899/zzfy20190320
Li Xishun, Gao Dengping, Wang Libing, Zhao Zhiyuan, Chang Guoping, Zhang Yang. Quantitative Analysis of the Observed Environmental Changes of Geomagnetic Stations in Mainland China from 1997 to 2016[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(3): 686-697. doi: 10.11899/zzfy20190320
Citation: Li Xishun, Gao Dengping, Wang Libing, Zhao Zhiyuan, Chang Guoping, Zhang Yang. Quantitative Analysis of the Observed Environmental Changes of Geomagnetic Stations in Mainland China from 1997 to 2016[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2019, 14(3): 686-697. doi: 10.11899/zzfy20190320

1997—2016年中国大陆地区地磁台站观测环境变化定量分析

doi: 10.11899/zzfy20190320
基金项目: 

河北省地震局监测、预报、科研三结合课题 SJH1804

详细信息
    作者简介:

    李细顺, 女, 生于1976年。高级工程师。主要从事地磁观测与研究。E-mail:270886468@qq.com

    通讯作者:

    高登平,男,生于1973年。高级工程师。主要从事地震监测与研究。E-mail:276221635@qq.com

Quantitative Analysis of the Observed Environmental Changes of Geomagnetic Stations in Mainland China from 1997 to 2016

  • 摘要: 本文利用CHAOS-6地磁场模型计算1997—2016年中国大陆地区34个地磁台站模型值,分析比较模型计算值与台站实测值之间的差异,利用国际参考场模型IGRF12计算结果进行佐证。结果表明:地磁异常场模量△T作为地磁台站观测环境的一种标志,年变化显示:①中国大陆地区34个地磁基准台绝大部分位于地磁正常区或弱磁异常区,只有少数几个地磁台位于强磁异常区;②判断1个地磁台的地磁场环境,只测量总强度(F)是不够的,必须进行三分量绝对观测,利用地磁异常场模量△T评价地磁台的地磁场环境更全面、更科学合理。
  • 图  1  中国大陆地区34个地磁台站分布

    Figure  1.  Location map of 34 geomagnetic observatory stations in mainland china

    图  2  地磁环境逐年变化

    Figure  2.  Annual variations of the geomagnetic environment

    图  3  1997—2016年中国大陆地区地磁台站地磁环境变化空间分布(IGRF12模型)

    Figure  3.  Spatial geomagnetic environment changes of the geomagnetic stations in mainland China between 1997 and 2016

    表  1  地理坐标与地心坐标计算结果比较

    Table  1.   Comparison of calculation results between geographic coordinates and geocentric coordinates

    测项 地理坐标下的模型值/nT 地心坐标下的模型值/nT 台站观测值/nT dif地理/nT dif地心/nT
    X红山 29305.2 29503.5 29547.2 -242.0 -43.7
    Y红山 -2993.2 -2946.6 -3072.9 79.7 126.3
    Z红山 44739.8 44523.6 44321.7 418.1 201.9
    X昌黎 27768.7 28041.0 28045.4 -276.7 -4.4
    Y昌黎 -3681.9 -3670.7 -3725.0 43.1 54.3
    Z昌黎 46217.1 45889.4 45808.7 408.4 80.7
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    表  2  地磁台的地磁异常场(CHAOS-6模型)

    Table  2.   The geomagnetic anomaly field of the observatories

    台站名称 D/′ I H/nT X/nT Y/nT Z/nT F/nT T/nT
    北京 -18.6 -0.3 689.1 667.8 -231.5 592.0 865.4 928.0
    昌黎 -6.6 0.0 -21.4 -27.9 -52.0 -45.3 -49.8 76.0
    成都 3.9 0.3 -50.5 -49.4 40.0 280.80 172.10 288.6
    崇明 14.8 0.1 72.0 84.7 136.7 197.3 193.3 254.7
    大连 8.0 -0.5 323.6 329.4 25.8 -418.20 -177.10 548.4
    德都 -13.1 -0.2 132.6 112.9 -112.3 -129.5 -64.0 204.9
    格尔木 -7.6 -0.1 98.6 98.7 -66.9 50.1 97.4 129.7
    肇庆 1.6 0.5 -50.4 -49.7 19.5 419.1 189.1 422.6
    贵阳 -8.4 0.2 22.0 19.3 -90.0 184.8 135.3 213.8
    杭州 -31.3 -0.3 96.3 66.3 -315.6 -233.4 -94.2 437.3
    红山 -16.9 -0.2 51.4 37.7 -151.5 -239.2 -168.7 286.0
    呼和浩特 -0.9 0.2 20.3 19.7 -9.2 343.8 308.1 345.2
    嘉峪关 1.2 0.1 27.5 27.6 9.4 155.4 148.1 160.8
    静海 -4.2 0.2 -76.2 -79.5 -27.4 165.8 98.3 186.0
    喀什 7.1 0.1 30.9 27.2 58.1 272.8 249.7 280.8
    台站名称 D/′ I H/nT X/nT Y/nT Z/nT F/nT T/nT
    拉萨 -13.3 0.0 202.5 201.9 -134.3 235.8 309.7 368.8
    兰州 -6.7 0.2 -62.6 -64.6 -57.9 193.8 121.4 212.8
    满洲里 0.1 -0.1 -64.0 -63.1 10.7 -344.4 -343.7 350.4
    蒙城 13.7 -0.1 65.7 54.4 -134.2 -49.1 4.3 153.1
    乾陵 2.2 -0.1 51.5 52.6 17.6 -105.2 -51.9 121.6
    琼中 -6.8 0.6 -65.0 -66.7 -76.5 441.6 129.6 453.3
    泉州 -3.0 0.3 -29.5 -31.5 -29.5 271.2 138.8 296.2
    邵阳 -1.4 -0.2 81.3 80.6 -18.6 -119.5 -17.6 145.7
    佘山 -0.2 0.8 -323.1 -322.1 26.5 602.3 212.1 683.9
    太原 -3.1 0.0 82.9 80.2 -33.2 93.1 123.4 158.9
    泰安 23.9 -1.0 724.2 741.4 145.7 -573.6 -32.7 948.9
    天水 1.8 -0.1 80.4 81.1 13.2 -103.1 -32.8 133.3
    通海 -2.2 0.7 -99.1 -99.5 -22.0 578.8 254.6 587.8
    乌鲁木齐 1.1 0.2 -124.5 -124.7 0.7 251.4 172.4 289.1
    武汉 -0.1 -0.1 57.8 57.6 -5.2 -42.3 9.5 75.0
    西昌 -19.9 0.0 146.0 140.9 -212.2 142.2 203.2 305.7
    银川 -2.9 -0.1 79.2 77.8 -28.7 -127.1 -65.6 158.1
    邕宁 -3.2 0.3 -31.0 -32.0 -34.3 274.1 123.7 278.2
    长春 -7.7 0.0 6.2 -3.5 -58.4 3.5 6.2 92.2
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    表  3  地磁台的地磁异常场(IGRF12模型)

    Table  3.   The geomagnetic anomaly field of the observatories

    台站名称 D/′ I/° H/nT X/nT Y/nT Z/nT F/nT T/nT
    北京 -16.2 -0.4 724.2 704.8 -215.1 393.5 714.4 840.5
    昌黎 -7.3 0.0 -65.7 -72.7 -52.1 -137.8 -151.7 165.3
    成都 6.6 0.0 6.4 8.1 65.4 -30.0 -17.7 75.0
    崇明 17.6 0.1 43.5 58.8 165.7 148.9 138.6 231.3
    大连 10.5 -0.4 236.5 245.8 57.9 -373.3 -186.2 500.6
    德都 -17.7 -0.1 17.6 -6.0 -120.9 -119.2 -101.5 170.5
    格尔木 -4.3 0.1 -29.1 -29.1 -38.3 61.2 33.8 78.8
    肇庆 4.8 0.0 -2.5 -0.6 53.1 38.2 19.2 67.5
    贵阳 -6.2 0.0 10.5 8.5 -66.0 54.4 42.7 105.4
    杭州 -32.1 -0.2 -2.9 -33.2 -315.4 -179.1 -125.3 392.5
    红山 -13.9 0.0 -69.4 -80.2 -114.8 -157.1 -168.7 211.6
    呼和浩特 4.2 0.1 -3.2 -0.3 34.1 255.3 219.6 258.5
    嘉峪关 1.0 0.0 19.7 19.7 8.1 15.8 24.1 42.8
    静海 1.8 0.1 -66.9 -64.6 22.0 48.7 5.0 85.6
    喀什 8.7 0.2 -72.6 -76.9 64.4 239.9 168.1 260.6
    拉萨 -13.6 0.0 159.1 158.5 -137.3 133.9 206.9 280.8
    兰州 -1.9 -0.1 4.6 3.9 -17.1 -95.6 -75.2 98.7
    满洲里 0.2 0.0 -163.7 -161.5 26.5 -336.0 -372.7 374.2
    蒙城 -12.2 0.0 -24.2 -34.0 -113.2 -1.3 -16.4 120.8
    乾陵 2.9 -0.1 -5.1 -3.7 27.1 -173.9 -140.9 177.2
    琼中 -2.9 0.0 -7.6 -8.4 -33.2 -9.8 -11.8 41.7
    泉州 1.3 -0.1 25.8 26.5 12.5 -70.1 -20.6 119.5
    邵阳 -0.9 0.0 -15.2 -15.7 -8.7 -5.1 -14.9 32.7
    佘山 4.0 0.4 -257.3 -253.0 61.5 256.8 8.8 367.1
    太原 0.3 0.0 43.4 43.1 -0.9 19.2 39.9 85.9
    泰安 22.2 -0.8 589.2 605.7 144.0 -497.5 -50.2 797.3
    天水 6.2 -0.1 -2.5 -0.3 57.2 -109.5 -88.2 127.2
    台站名称 D/′ I/° H/nT X/nT Y/nT Z/nT F/nT T/nT
    通海 -1.2 0.2 -31.4 -31.6 -12.2 182.0 80.5 185.8
    乌鲁木齐 1.6 0.2 -146.2 -146.7 3.8 151.3 72.9 214.2
    武汉 1.7 -0.1 4.6 5.7 16.6 -63.4 -42.7 74.8
    西昌 -20.2 -0.2 161.6 156.5 -215.6 -88.1 60.1 288.6
    银川 -1.7 -0.1 -17.3 -18.2 -13.7 -139.1 -127.3 161.8
    邕宁 -1.5 0.0 -9.5 -9.7 -16.4 9.3 -2.6 29.5
    长春 -2.8 -0.1 31.8 27.7 -25.6 -109.3 -81.0 121.2
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    表  4  部分地磁台CHAOS-6和IGRF12模型的精度统计

    Table  4.   Accuracy from statistics of partial observatories by CHAO-6 and IGRF12 models

    台站名称 D/′ I H/nT X/nT Y/nT Z/nT F/nT T/nT
    CHAOS-6 IGRF12 CHAOS-6 IGRF12 CHAOS-6 IGRF12 CHAOS-6 IGRF12 CHAOS-6 IGRF12 HAOS-6 IGRF12 CHAOS-6 IGRF12 CHAOS-6 IGRF12
    琼中 -6.8 -2.9 0.6 0.0 -65.0 -7.6 -66.7 -8.4 -76.5 -33.2 441.6 -9.8 129.6 -11.8 453.3 41.7
    通海 -2.2 -1.2 0.7 0.2 -99.1 -31.4 -99.5 -31.6 -22.0 -12.2 578.8 182.0 254.6 80.5 587.8 185.8
    肇庆 1.6 4.8 0.5 0.0 -50.4 -2.5 -49.7 -0.6 19.5 53.1 419.1 38.2 189.1 19.2 355.0 67.5
    邕宁 -3.2 -1.5 0.3 0.0 -31.0 -9.5 -32.0 -9.7 -34.3 -16.4 274.1 9.3 123.7 -2.6 278.2 29.5
    成都 3.9 6.6 0.3 0.0 -50.5 6.4 -49.4 8.1 40.0 65.4 280.8 -30.0 172.1 -17.7 288.6 75.0
    邵阳 -1.4 -0.9 -0.2 -0.0 81.3 -15.2 80.6 -15.7 -18.6 -8.7 -119.5 -5.1 -17.6 -14.9 113.0 32.7
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  • 安柏林, 康国发. 2017.基于CHAOS-5模型研究中国大陆地区地磁场长期变化.云南大学学报(自然科学版), 39(5):789-797.陈斌. 2011.自然正交分量方法在地震地磁监测中的应用.地震研究, 34(4):466-469. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/yndxxb201705010
    陈斌, 顾左文, 高金田等. 2012.IGR-11描述的2005-2010年中国地区地磁长期变化及其误差分析.地球物理学进展, 27(2):512-521. doi: 10.6038/j.issn.1004-2903.2012.02.014
    丁鉴海, 索玉成, 余素荣. 2005.地磁场与电离层异常现象及其与地震的关系.空间科学学报, 25(6):536-542. doi: 10.3969/j.issn.0254-6124.2005.06.007
    傅承义, 陈运泰, 祁贵仲. 1985.地球物理学基础.北京:科学出版社, 108-112.
    顾春雷, 张毅, 徐如刚等. 2010.地震前后岩石圈磁场变化特征分析.地球物理学进展, 25(2):472-477. doi: 10.3969/j.issn.1004-2903.2010.02.013
    顾左文, 张毅, 姚同起等. 2006.九江-瑞昌Ms5.7地震地磁异常的观测与分析.地震学报, 28(6):611-621. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/dqwlxb200801020
    李细顺, 高登平, 李琪等. 2015.CM4模型数据与台站实测数据的对比研究.震灾防御技术, 10(2):418-425. http://zzfy.eq-j.cn/zzfyjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20150223&journal_id=zzfyjs
    李细顺, 高登平, 刘立申等. 2018.基于CM4模型的中国大陆地区地磁场时空分布特征分析.震灾防御技术, 13(1):98-113. http://zzfy.eq-j.cn/zzfyjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20180109&journal_id=zzfyjs
    李琪, 杨星, 蔡绍平. 2015.极化方法应用于地磁台阵的震例分析.震灾防御技术, 10(2):412-417. http://zzfy.eq-j.cn/zzfyjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=20150222&journal_id=zzfyjs
    王振东, 顾左文, 陈斌等. 2017.CHAOS-6模型描述的中国地区地磁长期变化及误差分析.地震研究, 40(3):404-410. doi: 10.3969/j.issn.1000-0666.2017.03.015
    徐文耀. 2002.地球主磁场的NOC模型.中国科学(D辑), 32(7):576-587. http://d.old.wanfangdata.com.cn/Periodical/zgkx-cd200207006
    徐文耀. 2009.地球电磁现象物理学.合肥:中国科学技术大学出版社, 18-29.
    杨云存, 高国明. 2014.1900-2010年地磁场水平分量梯度的全球变化.震灾防御技术, 9(S1):557-571. doi: 10.11899/zzfy2014s101
    袁洁浩, 顾左文, 陈斌等. 2013.地震与火山电磁研究的国际学术交流与合作.地震研究, 36(1):132-140. doi: 10.3969/j.issn.1000-0666.2013.01.020
    袁洁浩, 顾左文, 王粲等. 2016.2015年IUGG大会与世界华人地质大会的震磁研究进展.地震研究, 39(4):703-708. doi: 10.3969/j.issn.1000-0666.2016.04.022
    Alldredge L. R.. 1987. On regional geomagnetic charts. Journal of Geomagnetism and Geoelectricity, 39(12):723-738. doi: 10.5636/jgg.39.723
    Campbell W. H.. 2003. Introduction to geomagnetic fields. 2nd ed. New York:Cambridge University Press, 1-34.
    Finlay C. C., Olsen N., Tøffner-Clausen L.. 2015. DTU candidate field models for IGRF-12 and the CHAOS-5 geomagnetic field model. Earth, Planets and Space, 67:114. doi: 10.1186/s40623-015-0274-3
    Finlay C. C., Olsen N., Kotsiaros S., et al.. 2016. Recent geomagnetic secular variation from Swarm and ground observatories as estimated in the CHAOS-6 geomagnetic field model. Earth, Planets and Space, 68:112. doi: 10.1186/s40623-016-0486-1
    Haines G. V.. 1985. Spherical cap harmonic analysis. Journal of Geophysical Research:Solid Earth, 90(B3):2583-2591. doi: 10.1029/JB090iB03p02583
    Hemant K., Maus S.. 2005. Geological modeling of the new CHAMP magnetic anomaly maps using a geographical information system technique. Journal of Geophysical Research:Solid Earth, 110(B12):B12103. doi: 10.1029/2005JB003837
    Hemant K., Thébault E., Mandea M., et al.. 2007. Magnetic anomaly map of the world:merging satellite, airborne, marine and ground-based magnetic data sets. Earth and Planetary Science Letters, 260(1-2):56-71. doi: 10.1016/j.epsl.2007.05.040
    Lesur V., Wardinski I., Rother M., et al.. 2008. GRIMM:the GFZ reference internal magnetic model based on vector satellite and observatory data. Geophysical Journal International, 173(2):382-394. doi: 10.1111/j.1365-246X.2008.03724.x
    Olsen N., Mandea M.. 2008. Rapidly changing flows in the Earth's core. Nature Geoscience, 1(6):390-394. doi: 10.1038/ngeo203
    Olsen N., Mandea M., Sabaka T. J., et al.. 2009. CHAOS-2-a geomagnetic field model derived from one decade of continuous satellite data. Geophysical Journal International, 179(3):1477-1487. doi: 10.1111/j.1365-246X.2009.04386.x
    Olsen N., Mandea M., Sabaka T. J., et al.. 2010. The CHAOS-3 geomagnetic field model and candidates for the 11th generation IGRF. Earth, Planets and Space, 62:719-727. doi: 10.5047/eps.2010.07.003
    Olsen N., Lühr H., Sabaka T. J., et al.. 2006. CHAOS-a model of the Earth's magnetic field derived from CHAMP, Ørsted, and SAC-C magnetic satellite data. Geophysical Journal International, 166(1):67-75. doi: 10.1111/j.1365-246X.2006.02959.x
    Olsen N., Lühr H., Finlay C. C., et al.. 2014. The CHAOS-4 geomagnetic field model. Geophysical Journal International, 197(2):815-827. doi: 10.1093/gji/ggu033
    Thébault E., Finlay C. C., Beggan C. D., et al.. 2015. International geomagnetic reference field:the 12th generation. Earth, Planets and Space, 67:79 doi: 10.1186/s40623-015-0228-9
    Wardinski I., Holme R.. 2006. A time-dependent model of the earth's magnetic field and its secular variation for the period 1980-2000. Journal of Geophysical Research:Solid Earth, 111(B12):B12101. http://cn.bing.com/academic/profile?id=14c7fcfc2d6313d7a31e469cc837b8e9&encoded=0&v=paper_preview&mkt=zh-cn
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  • 收稿日期:  2018-11-14
  • 刊出日期:  2019-09-01

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