• ISSN 1673-5722
  • CN 11-5429/P

基于CM4模型的中国大陆地区地磁场时空分布特征分析

李细顺 高登平 刘立申 赵志远 王利兵

李细顺, 高登平, 刘立申, 赵志远, 王利兵. 基于CM4模型的中国大陆地区地磁场时空分布特征分析[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(1): 98-113. doi: 10.11899/zzfy20180109
引用本文: 李细顺, 高登平, 刘立申, 赵志远, 王利兵. 基于CM4模型的中国大陆地区地磁场时空分布特征分析[J]. 震灾防御技术, 2018, 13(1): 98-113. doi: 10.11899/zzfy20180109
Li Xishun, Gao Dengping, Liu Lishen, Zhao Zhiyuan, Wang Libing. Characteristics of Spatial and Temporal Distribution of Geomagnetic Field in Chinese Mainland Based on CM4 Model[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(1): 98-113. doi: 10.11899/zzfy20180109
Citation: Li Xishun, Gao Dengping, Liu Lishen, Zhao Zhiyuan, Wang Libing. Characteristics of Spatial and Temporal Distribution of Geomagnetic Field in Chinese Mainland Based on CM4 Model[J]. Technology for Earthquake Disaster Prevention, 2018, 13(1): 98-113. doi: 10.11899/zzfy20180109

基于CM4模型的中国大陆地区地磁场时空分布特征分析

doi: 10.11899/zzfy20180109
基金项目: 

中国地震局监测、预报、科研三结合课题 160301

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

Characteristics of Spatial and Temporal Distribution of Geomagnetic Field in Chinese Mainland Based on CM4 Model

  • 摘要: 本文利用第四代地磁场综合模型(Comprehensive Model 4,CM4),计算了1982-2001年中国大陆地区同一经度链和同一纬度链上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的模型值,分析了各场源磁场随时间和空间的变化特征。结果表明:在时间上,经度链和纬度链台站的磁层源磁场及其感应场均呈现出11年和27天周期性变化。电离层源磁场及其感应场具有明显的季节变化,不同年份相同季节变化形态一致但幅度不同。在空间分布上,经度链和纬度链台站磁层源磁场及其感应场的年变化幅度呈现出不同变化特征,电离层源磁场及其感应场在经度链上变化特征不同,而纬度链台站的数值基本一致。日变化分析显示,磁静日和磁扰日期间,模型数据与台站实测数据变化一致性较好,相关性较高。
  • 图  1  经度链台站磁层源磁场及其感应场X分量时均值随时间变化

    Figure  1.  Changes of the mean value of magnetosphere and its induction field of X component with time in the longitude chain

    图  2  经度链台站X分量年变化幅度的空间分布

    Figure  2.  Spatial distribution of annual variation range of X component in longitude chain

    图  3  经度链台站磁层源磁场及其感应场Y分量时均值随时间变化

    Figure  3.  Changes of the mean value of magnetosphere and its induction field of Y component with time in the longitude chain

    图  4  经度链台站Y分量年变化幅度的空间分布

    Figure  4.  Spatial distribution of annual variation range of Y component in longitude chain

    图  5  经度链台站磁层源磁场及其感应场Z分量时均值随时间变化

    Figure  5.  Changes of the mean value of magnetosphere and its induction field of Z component with time in the longitude chain

    图  6  经度链台站Z分量年变化幅度的空间分布

    Figure  6.  Spatial distribution of annual variation range of Z component in longitude chain

    图  7  纬度链台站X分量年变化幅度的空间分布

    Figure  7.  Spatial distribution of annual variation range of X component in latitude chain

    图  8  纬度链台站Y分量年变化幅度的时空分布

    Figure  8.  Spatial distribution of annual variation range of Y component in latitude chain

    图  9  纬度链台站Z分量年变化幅度的时空分布

    Figure  9.  Spatial distribution of annual variation range of Z component in latitude chain

    图  10  1997年经度链台站X分量的27天周期变化

    Figure  10.  The 27-day cycle variation of X component in the longitudinal chain in 1997

    图  11  1997年经度链台站Y分量的27天周期变化

    Figure  11.  The 27-day cycle variation of Y component in the longitudinal chain in 1997

    图  12  经度链台站1991年电离层源磁场及其感应场变化

    Figure  12.  Variation of ionosphere and its induction field of longitudinal chain in 1991

    图  13  纬度链台站1991年电离层源磁场及其感应场变化

    Figure  13.  Variation of ionosphere and its induction field of latitude chain in 1991

    图  14  1997年7月模型数据与实测数据的时均值变化

    Figure  14.  Changes of hourly mean values and Dst in Jul.1997

    图  15  2001年3月模型数据与实测数据的时均值对比

    Figure  15.  Changes of hourly mean values and Dst in Mar., 2001

    表  1  台站分布

    Table  1.   Location of the stations

    经度链 纬度链
    台站 代码 高度/m 台站 代码 高度/m
    满洲里 MZL 682 格尔木 GLM 2802
    红山 LYH 20 兰州 LZH 1560
    武汉 WHN 45 红山 LYH 20
    泉州 QZH 41 泰安 TAA 249
    下载: 导出CSV

    表  2  经度链台站X分量年变化幅度

    Table  2.   Annual variation range of X component in longitude chain

    YEAR MZL LYH WHN QZH YEAR MZL LYH WHN QZH
    1982 227.2 256.0 267.4 272.9 1992 185.4 211.7 222.4 228.9
    1983 133.6 153.7 162.0 167.0 1993 108.1 122.6 128.5 131.4
    1984 93.6 106.1 111.2 114.2 1994 93.1 107.2 112.9 115.8
    1985 92.9 107.3 113.2 116.3 1995 131.1 149.7 157.4 161.3
    1986 114.2 131.2 138.2 141.7 1996 46.7 54.3 57.3 58.6
    1987 85.3 94.5 97.9 99.6 1997 72.8 83.2 87.4 90.0
    1988 126.1 144.1 151.7 156.1 1998 117.1 132.0 138.7 142.6
    1989 213.6 245.5 258.7 266.1 1999 106.6 120.4 125.8 128.5
    1990 229.6 262.4 275.9 283.3 2000 138.3 158.2 166.2 170.4
    1991 172.7 194.8 203.4 208.2 2001 238.1 274.0 289.2 298.3
    下载: 导出CSV

    表  3  实测值与模型值差值的标准差

    Table  3.   The standard deviation of the difference between the measured and model values

    分量 MZL LYH WHN QZH GLM LZH TAA
    X 11.2 10.6 8.1 12.8 5.6 11.3 32.1
    Y 4.4 4.8 2.0 12.6 6.8 10.7 4.7
    Z 21.4 33.9 5.9 34.8 8.9 21.1 24.7
    下载: 导出CSV
  • 白春华, 徐文耀, 康国发, 2008.地球主磁场模型.地球物理学进展, 23(4):1045-1057. http://manu39.magtech.com.cn/Geoprog/CN/abstract/abstract1748.shtml
    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: 10.11728/cjss2005.06.536
    冯彦, 安振昌, 孙涵等, 2011.基于第四代地磁场综合模型(CM4)以改善模型边界效应的研究.地球物理学进展, 26(3):850-857. http://manu39.magtech.com.cn/Geophy/CN/abstract/abstract3446.shtml
    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. doi: 10.11899/zzfy20150223
    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. doi: 10.11899/zzfy20150222
    王亶文, 2003.国际地磁参考场在中国大陆地区的误差分析.地球物理学报, 46(2):171-174. http://www.cqvip.com/QK/94718X/200302/7519358.html
    徐文耀, 2002.地球主磁场的NOC模型.中国科学(D辑), 32(7):576-587. doi: 10.3321/j.issn:1006-9267.2002.07.006
    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.
    徐文耀, 2011.太阳风-磁层-电离层耦合过程中的能量收支.空间科学学报, 31(1):1-14. doi: 10.11728/cjss2011.01.001
    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(S):557-571. http://zzfy.eq-j.cn/zzfyjs/ch/reader/view_abstract.aspx?flag=1&file_no=2014s101&journal_id=zzfyjs
    姚丽, 刘振兴, 左平兵等, 2010.行星际激波对地球磁层的压缩效应分析.空间科学学报, 30(2):113-120. doi: 10.11728/cjss2010.02.113
    张素琴, 杨冬梅, 李琪等, 2008.中国部分地磁台站年均值与IGRF模型一致性分析.地震地磁观测与研究, 29(2):42-49. http://www.cqvip.com/qk/96509X/200802/27140315.html
    Alldredge L. R., 1987. On regional magnetic charts. Journal of Geomagnetism and Geoelectricity, 39:723-738. doi: 10.5636/jgg.39.723
    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
    Langel R. A., Sabaka T. J., Baldwin R. T., et al., 1996. The near-earth magnetic field from magnetospheric and quiet-day ionospheric sources and how it is modeled. Physics of the Earth and Planetary Interiors, 98(3-4):235-267. doi: 10.1016/S0031-9201(96)03190-1
    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/gji.2008.173.issue-2
    Sabaka T. J., Olsen N., Langel R. A., 2002. A comprehensive model of the quiet-time, near-Earth magnetic field:phase 3. Geophysical Journal International, 151(1):32-68. doi: 10.1046/j.1365-246X.2002.01774.x
    Sabaka T. J., Olsen N., Purucker M. E., 2004. Extending comprehensive models of the Earth's magnetic field with ørsted and CHAMP data. Geophysical Journal International, 159(2):521-547. doi: 10.1111/gji.2004.159.issue-2
    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. doi: 10.1029/2006JB004401/full
  • 加载中
图(15) / 表(3)
计量
  • 文章访问数:  53
  • HTML全文浏览量:  5
  • PDF下载量:  2
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2017-06-16
  • 刊出日期:  2018-03-01

目录

    /

    返回文章
    返回