地磁场能量在地球内部的三维分布及其长期变化

 利用Bloxham&;Jackson地磁场模型(BJ)和国际地磁参考场模型(IGRF)资料,计算并分析了1690年以来地磁总能量、北向、东向和垂直向分量的能量从CMB到地表的分布和时间变化.结果表明,地磁场总能量以及北向和垂直向分量的能量在地表和地球内部的变化一致,1690年以来减小,东向分量的能量变化以波动形式增大,偶极子磁场能量持续减小.非偶极子磁场的能量1690~1770年减小,1770年以后增大.磁能密度在CMB附近增大较快,地表的磁能密度只有CMB的1.6%.从地表向下至CMB,偶极子和非偶极子的磁能密度的变化相反,偶极子减小,非偶极子增大.     

简单随机截距模型参数估计与响应预测的最优设计

研究简单随机截距模型中固定和随机效应线性组合的估计和个体未来观测值的预测的最优设计问题.在模型的方差分量假定为已知的情况下,分别利用估计量的均方误差和预测量的预测均方误差建立设计准则,给出若干最优设计测度的解析解或精确设计数值算法.     

地磁扰动对岭澳核电站变压器GIC影响分析

通过对2004年11月—2006年12月期间的岭澳核电站监测到的地磁感应电流和广州地磁台站观测的地磁数据对比分析,发现缓始磁暴产生的地磁感应电流(GIC)与地磁场分量的变化的相关系数可以大于与其时间一阶导数之间的相关系数。GIC与地磁分量的呈负相关,且相关性均比较大。对8次磁暴产生的GIC的最大幅值与其对应的地磁水平分量的变化率进行最小二乘拟合,推导出二者之间的关系式,可为预测核电站变压器GIC提供依据,并为磁暴灾害对核电站影响程度提供理论参考。     

近300年来的地磁场总能量在地球内部的分布及长期变化

 采用Bloxham J. &; Jackson A.模型(BJ)和国际地磁参考场模型(IGRF)从理论上计算并分析了1690年以来地磁场能量在地球内部的分布及长期变化.结果表明,BJ模型和IGRF模型在相同时段内的总能量变化趋势是基本吻合的.近300a来,地核以外和地表以外地磁场总能量变化的总趋势是持续衰减的,但是地表以外的能量衰减速度比地核以外要快约2.5倍.地磁场总能量随谐波阶数n的变化关系中,各年代n=1～8阶的能量变化相对稳定.磁能密度在地球内部的分布是不均匀的.     

地磁场日变化的空间差异对流动观测通化结果的影响

通过对中国西部、西南部和东部几组相邻的地磁台站各地磁要素日变幅的对比分析，发现各台站的地磁要素日变化具有空间差异性，这种差异性特征是趋势变化一致而幅度不同.结合一些实例，分析了野外观测资料用相邻的地磁台站的地磁要素数据通化时，通化结果有差异，并且这些差异与观测时间和观测季节关系密切.在实例中，磁偏角（D）、水平分量（H）、垂直分量（Z）及总强度（F）的通化值差异一般分别达到0.5′、6 nT、4 nT、6 nT，这样的差异值有可能影响震情研判.因此，在地震地磁监测工作中的定点连续观测十分重要，而流动地磁观测只应该作为一种补充和辅助手段.     

哈密—郑州高直流输电对地磁场观测的影响分析

哈-郑高压直流输电影响沿途经过的13个地磁台的观测,对地磁观测的影响尤为突出,通过分析线路周边所有地磁台观测资料,结合多台对比的方法发现,高压直流输电主要对地磁场观测中的Z分量和F分量影响较大,在线路两侧的地磁场数据干扰形态相反,干扰幅度与距离高压输电线的远近成反比,其干扰时段具有一致性。在换流站附近的地磁场会形成接地极和线路磁场相互叠加,影响到地磁场各要素都会有复杂的干扰变化。由于地磁场具有区域相同的特性,高压直流输电对地磁场观测过程中的干扰数据,可以通过多台资料差值对比分析来进行准确的预处理。     

中等收入定位与人口度量模型研究

首先利用复合函数方法提出指数多项式和指数帕累托两个新的洛伦兹曲线模型,对收入分配分组数据进行拟合,得到参数估计值、均方误差、最大绝对误差和平均绝对误差指标值.与已知的10种洛伦兹曲线模型比较可知,所给的两个模型均具有很好的模拟效果.然后分别从几何学和经济学角度重新定义了中等收入人口,解释了定义的原理和相关的经济学意义.最后,分别利用几何直观和基尼系数的思想,给定了两种定义的中等收入人口的测算方法和数学模型.     

不同地震台站地电场观测资料频谱特征分析

运用快速傅里叶变换通过对四平台和榆树台地电场2015年部分静日及1、4全月分钟值与长春台地磁X、Y分量、分量应变资料进行频谱对比分析,结果显示:总体上两台地电场NS与EW向的优势周期主要以12h、8h为主,但不同月份,不同测向,优势周期也不尽相同;两台EW向的优势周期成分都多于NS向。与同时段分量地磁场、分量应变的优势周期对比,两台地电场NS向与地磁场Y分量较为对应,地电场EW向与地磁场X分量较为对应。12h优势周期同时存在于地电场、地磁场和分量应变,此对应结果解释了两台地电场生成的重要机制。     

基于广义帕累托分布的中纬度地区地磁场极值预测

极端地磁活动会对电力系统的正常运行造成影响,研究地磁场量的极值水平可以为量化电网中的GIC受地磁暴影响程度提供理论支撑。选取兰州地磁台的观测数据为典型算例,利用基于广义帕累托分布(GPD)的超阈值模型(POT)对磁暴期间地磁场的水平分量及其分钟变化率进行拟合,并结合概率图(P-P图)和分位数图(Q-Q图)分析模型检验结果。利用轮廓似然估计方法得到50 a, 100 a和200 a一遇的地磁场水平分量及其分钟变化率的重现水平,并对重现水平及其95%置信区间随着重现期增长的变化趋势进行讨论。通过对中纬度地区的5个地磁台重现值结果的综合分析,给出了100 a一遇的磁暴期间地磁场分钟变化率约为200～500 nT/min, 200 a一遇的磁暴期间地磁场分钟变化率约为200～800 nT/min水平。模型估计的结果表明POT模型适用于地磁场量的极值分析,且地磁场变化率的重现水平随着重现期增加呈非线性增大趋势,给出的中纬度地区地磁场变化率极值范围,可为计算电网中地磁感应电流和分析磁暴灾害提供理论支撑。     

平衡套误差分量回归模型方差分量的估计

研究了含三个方差分量的平衡套误差分量回归模型,利用Baltagi提出的方差分析型估计-WK估计的方法,得到了套误差分量平衡模型中的对应估计,重点对其改进.对于随机效应和随机误差方差分量的估计,证明了所得到的改进估计在均方误差意义下一致优于按Baltagi方法导出的WK估计,最后还用截尾法给出了随机效应方差分量的正估计.     

Latitude-dependence and dispersion of the westward drift in the geomagnetic field

The main geomagnetic field models of IGRF1900---2000 are used to study the latitude-dependence of the westward drift in the main field. The results show that the latitude-dependence exists in the magnetic components with different wavelengths (m=l-10). The globai-average westward drift rate of the component of m=l is 0.189°/a with the maximum of 0.295°/a at latitudes 40°-45°. The component of m=2 has an average drift rate of 0.411°/a with the maximum of 1.305°/a at latitude -60°. As for the components with further shorter wavelengths, the drift is generally restricted in a limited latitude range, and has many smaller drift rates. This latitude-dependence of westward drift can not be explained by rigid rotation of the earth's core. The results of this note also show that there is a negative dispersion in the westward drift, namely the components of long wavelengths drift faster than those of short wavelengths.This dispersion feature is not in agreement with Hide's MHD model. It is likely needed to find a new mechanism for explaining the observed feature of dispersion.     

A theoretical model for mid-and low-latitude ionospheric electric fields in realistic geomagnetic fields

The geomagnetic fields, which play important roles in the ionospheric dynamo, can greatly affect the global distribution of ionospheric electric fields, currents and other ionospheric electrodynamics phenomena. In the study of ionospheric electrodynamics phenomena, such as the longitudinal variations of ionospheric electric fields, the non-dipolar component of the geomagnetic fields must be taken into account. In this paper, we deduce a theoretical electric field model for ionospheric dynamo at mid- and low-latitude which adopt a modified magnetic apex coordinates system. In the new electric field model, the geomagnetic fields can be calculated from either the IGRF model or the dipole field model, and the neutral winds and conductivities are calculated based on empirical models. Then the dynamo equation for the electric potential is finally solved in terms of the line-by-line iteration method, and the ionospheric electric fields and currents are derived from the calculated potential. Our model can reproduce the main features of the ionospheric electrodynamics processes, so it will be a useful tool for the investigation of the upper atmosphere and ionosphere.     

地球主磁场的周期性特征

 利用BJ模型和国际地磁参考场(IGRF)模型资料,研究了地球主磁场的周期特点.结果表明,地磁偶极子磁矩变化率、功率谱变化率以及非偶极子磁场各阶球谐系数的平均漂移速率均存在60 a左右的周期.其它与二阶项有关的地磁参数中普遍具有30 a周期,且西向漂移的加权平均项及其二阶项也存在30 a周期变化.因此60 a和30 a周期是地磁长期变化的主要特征周期.     

地磁位谐波振幅的南北非对称性

 利用第10代国际参考地磁场模型(IGRF)的资料,研究了地磁位的谐波振幅的纬度分布及其时间变化.结果表明,地磁位偶极子成分的谐波振幅北半球大于南半球,谐波振幅随时间减小,北半球的减小比南半球快,振幅变化率高纬度地区周期小,低纬度地区周期长,平均有60 a左右的周期.非偶极子成分的谐波振幅南半球大于北半球,谐波振幅随时间增大,北半球比南半球增加快,振幅变化率南半球比北半球变化强烈,没有明显的周期规律.地磁位的谐波振幅变化有明显的纬度依赖性,在南北半球的分布及其时间变化与地球赤道非对称.     

基于最小二乘的地磁场测量误差补偿技术研究

地磁导航中获取地磁场的精确测量值是进行地磁匹配导航的前提和基础。论文针对实际地磁测量中磁力仪易受环境磁场干扰带来的影响补偿效果的问题，首先分析了软磁误差以及硬磁误差对磁场测量的影响效果，建立了地磁测量误差的参数化模型。采用ANSYS仿真软件，通过3对内径不同的亥姆霍兹线圈产生了3个方向的匀强磁场，从而实现了对地磁场的模拟。在此基础上，将磁力仪和干扰源建到仿真模型中，通过360度旋转磁力仪分别得到了有干扰和无干扰时的三维磁场值，然后采用最小二乘算法对模型参数进行了估计，最终实现了对磁场测量误差的补偿。仿真结果表明，该方法简单易行，简化了参数的求解过程，具有较高的误差补偿能力，地磁测量误差可以从20 000多纳特减少到几个纳特。     

New stochastic model for geomagnetic reversals

A non-stationary model for geomagnetic reversals is proposed. From the model, a mean length of all polarity intervals of 1.6 m.y. is predicted.     

Magnetic rotation imaging method to measure the geomagnetic field

A new imaging method for measuring the geomagnetic field based on the magnetic rotation effect is put forward. With the help of polarization property of the sunlight reflected from the ground and the magnetic rotation of the atmosphere, the geomagnetic field can be measured by an optical system installed on a satellite. According to its principle, the three-dimensional image of the geomagnetic field can be obtained. The measuring speed of this method is very high, and there is no blind spot and distortion. In this paper, the principle of this method is presented, and some key problems are discussed.     

Magnetic rotation imaging method to measure the geomagnetic field

A new imaging method for measuring the geomagnetic field based on the magnetic rotation effect is put forward. With the help of polarization property of the sunlight reflected from the ground and the magnetic rotation of the atmosphere, the geomagnetic field can be measured by an optical system installed on a satellite. According to its principle, the three-dimensional image of the geomagnetic field can be obtained. The measuring speed of this method is very high, and there is no blind spot and distortion. In this paper, the principle of this method is presented, and some key problems are discussed.