中太平洋地磁台11年周期变化研究

中太平洋地磁台11年周期变化研究

一、太平洋中部地磁台11年周期变化的研究(论文文献综述)

张艳辉[1](2020)在《地磁测深三维图像揭示的中国东部地幔中的太平洋滞留板块结构及其动力学意义》文中指出大量的地震层析成像结果显示,俯冲的太平洋板块滞留在中国东部地区的地幔转换带中,其中部分学者认为滞留的板块中间可能还存在着一个物质运输通道,最新的研究成果又显示滞留板块的前端可能发生了下陷,并进入到了下地幔。不同的俯冲形态影响着不同地质构造、地震以及火山事件的解释,因此对太平洋板块滞留形态的研究具有重要的意义。而太平洋板块携带大量的水进入中国东部的地幔中,从而导致滞留板块在电性特征上表现为高导,因此可以通过研究该区域的电导率特征进而得到滞留板块的形态。而电导率反之可以推算出不同区域物质的含水量以及熔融特征,进而为中国东部地区强震孕育和广泛分布的火山活动提供科学的解释。因此,研究中国东部地区地幔中的电性结构具有重大的科学意义。地磁测深作为一种利用地表地磁场信号来研究地下深部电性结构的地球物理方法,其依靠着超长的信号周期(可达100余天),可将有效探测深度提升至地下1600公里深度左右。因此该方法可以作为一种有效的手段来获取中国东部的地幔导电模型。为了获取中国地区地幔转换带及深部区域高分辨率的电性结构,我们搜集了中国地区广泛分布的地磁台站数据,然而这些数据由于受到噪声的干扰,求取的相应的转换函数-C-响应函数,存在着很多“飞点”,为此我们基于Chave和Thomson的BIRRP(Bounded Influence,Remote Reference Processing)数据处理软件包求取的地磁场各分量的频谱响应,并结合正则化反演理论和整体光滑约束技术实现了一套新的数据处理方法,能够获取更加平滑稳定的C-响应估计。此外,由于中国地区存在着大量的不包含各磁场分量基线值的相对观测记录数据,为了将这些数据充分利用,我们提出并验证了一种近似处理办法,从而可以将这些相对观测数据进行充分利用,最终我们获取了密集分布的中国及周边地区地磁台站C-响应数据,其中绝对观测的台站有41个,周期范围为1.33-113.78天,相对观测的台站有19个,周期范围为1.33-42.67天。此后,我们将上述数据进行了三维反演,反演中使用模型网格参数化来代替球谐系数展开的参数化方法,正演采用球坐标系下的交错网格有限差分法,反演依托有限内存拟牛顿法(L-BFGS),初始模型为Kelbert(2008)获取的全球平均电导率模型。经过大量的参数调试之后,得到了一套稳定的三维电性结构成像结果。此后为了验证反演结果的可靠性,我们首先进行了不同数据集的模型反演灵敏度分析。结果表明在密集台站分布的区域,地磁测深在410-900 km深度范围内能够有效的分辨6°×6°的小规模电性异常。此外我们模拟了滞留板块的下陷,并通过理论数据反演,验证了地磁测深对于探索滞留板块形态的可行性。最终,对反演得到中国东部的地幔电导率模型进行分析发现,在中国东部地区在转换带区域以及下地幔顶部存在着明显的高导异常,且在转换带的上部和下部异常形态存在着较大的区别。结合岩石物理分析,推测中国东部地幔转换带及其下地幔顶部的高导异常体对应着较高的含水量(可达1.7 wt%),这些水分可能是由俯冲板块所携带的。结合地震波速和其他地球物理和地球化学证据,推测太平洋板块大部分平卧在中国东部地区的地幔转换带中,且部分板块已经下陷到了下地幔中。

孙晓英[2](2020)在《主相亚暴触发特征及磁暴与太阳极紫外辐射关系的研究》文中研究说明本论文中,我们利用多卫星和多地磁台站联合观测分析了两例主相亚暴的触发特征,线性拟合分析了第23和24个太阳活动周内太阳极紫外辐射与磁暴强度的相关性。本论文主要分为两个部分:第一部分,根据Cluster星簇、Double Star、LANL系列和THEMIS多卫星和多个地磁台站的观测数据,联合分析了2005年8月24日强磁暴(SYM-Hmin~-179 n T)主相期间的强亚暴(AEmax~3708 n T)和2014年8月27日中等磁暴(SYM-Hmin~-90 n T)主相期间的强亚暴(AEmax>1000 n T)的触发特征。首先,为分析2005年8月24日的主相亚暴,采用了OMNI、TC-2、LANL 1994-084、LAN L-97A和Cluster星簇卫星及8个中高纬地磁台站的观测数据进行分析,结果表明,该亚暴触发的时序特征为:(1)~09:40:10 UT,午夜后(00:52:30 MLT)同步轨道内((-6.0,-1.40,-0.89)RE),TC-2卫星观测到磁场偶极化;(2)~09:41:20UT附近,PGEO(295.88°/59.18°)和WHIT(277.73°/63.92°)地磁台站观测到的Pi 2地磁脉动;(3)~09:43:20 UT,午夜后(01:11:48 MLT)中磁尾((-17.75,-5.75,-0.59)RE),Cluster-1观测高速尾向离子流及随后的磁场BZ分量转向,出现磁场重联;(4)~09:44:30 UT,午夜前(22:33:34 MLT)同步轨道卫星LAN L1994-084((-6.11,2.42,0.78)RE)观测到质子无色散注入。由此可推测出该主相亚暴在同步轨道内,TC-2昏侧,可能由某种不稳定性触发,符合“由内向外”的触发模式。其次,为分析2014年8月27日主相亚暴,我们采用了OMNI、THEMIS-D(TH-D)和THEMIS-E(TH-E)卫星及两个THEMIS地磁台站的观测数据进行分析,结果表明,磁场偶极化从同步轨道内(TH-D)向同步轨道外(TH-E)膨胀,可推断出该主相亚暴同样符合“由内向外”的亚暴触发模式,并可能由近地等离子体片气球模不稳定性触发。2014年8月27日主相亚暴期间,TH-D两次在同步轨道内观测到伴随有尾向离子流和高能电子能通量同时增加的磁场偶极化,表明了在主相亚暴期间,内磁层有新的能量传输路径。第二部分,统计了第23和24个太阳活动周内的361个Dstmin<-50 n T的磁暴及相应的Dstmin前太阳10.7cm辐射通量F10.7pre的日观测值,线性拟合分析了Dstmin与对应的F10.7pre之间的相关性,其中,F10.7是表征太阳极紫外辐射强度和太阳活动水平的指数,结果表明:(1)第23个太阳活动周内太阳活动水平明显高于第24个太阳活动周,磁暴数量和强度不仅受太阳活动周期的不同阶段影响,亦可能受到太阳活动水平影响;(2)第23个太阳活动周内,随太阳极紫外辐射增强,强磁暴(-200 n T≤Dstmin<-100 n T)和大磁暴(Dstmin<-200 n T)出现的数量和相对发生率增大;(3)大磁暴主要发生在强太阳极紫外辐射条件下,大磁暴强度|Dstmin|与F10.7pre中度正相关,其相关性系数为0.532。由此可推断,太阳极紫外辐射通过电离层-磁层耦合可能对大磁暴有重要影响,这种影响可为空间天气预报提供重要依据。

杨剑[3](2019)在《地基电离层参数解算方法及震前电离层异常特征研究》文中进行了进一步梳理自从上世纪60年代美国科学家发现大震前震中上空附近电离层存在显着扰动现象以来,有关震前电离层异常的震例研究和统计分析研究就逐渐发展起来,研究表明震前电离层异常现象往往具有短临时间特征,这为地震预报,特别是地震短临预报开辟了一个新的研究和分析思路。但必须要承认,震前电离层异常研究还处于探索和实验阶段,我们对震前电离层异常扰动的形成机理还不清楚,需要继续研究,同时还需要通过更多大量的震例研究和统计分析,对震前电离层异常扰动的时空分布特征加以总结和验证。震前电离层异常研究离不开高精度的电离层观测及解算,尽管目前用于电离层观测的技术手段已相对成熟,但关于电离层解算和反演方法的研究还有很大的改进空间,如GPS TEC解算中的仪器偏差估算问题,电离层层析成像技术中的重建算法问题等,需要继续开展深入研究。震前电离层异常研究还涉及到扰动源分析。众所周知,引发电离层扰动的因素很多,其中最主要的因素是空间天气,除此以外,闪电、雷暴、台风、火山活动、地震活动甚至是人类活动都可能引起电离层显着扰动,然而,目前人们对这些扰动因素的作用机制还不完全了解,对各种因素引起的电离层扰动的时空分布特征还没有定论,这激励着人们不断去探索研究。本文围绕地基电离层观测和解算方法、空间天气(磁暴)影响下的电离层扰动分布特征以及震前电离层异常的时空分布特征开展研究,具体研究内容如下:1)基于虾拉沱地震台的电离层垂测仪观测数据,分析了影响垂测仪观测质量的主要因素,研究表明,电离层Es和扩展F的出现会引起垂测仪观测质量的恶化,此外,垂测仪最终数据结果的可靠性与数据判读经验密切相关,通过可靠的自动化判读程序,辅以人工干预,可以得到可靠的数据结果。2)基于电离层单层模型和球谐函数模型,实现了区域电离层VTEC解算以及接收机仪器偏差的估算。利用陆态网络观测数据对中国区电离层VTEC分布进行了解算,并对解算结果的可靠性进行了分析,发现电离层VTEC分布的解算结果优于0.7TECU,接收机仪器偏差估算结果的精度达到0.8ns左右,证明解算结果具有较高的可靠性。3)研究了电离层三维层析成像的重建算法,提出了一种基于反距离加权的约束迭代重建算法,该算法基于这样一个认识:电离层重建区内任意体元对应的电子密度可以用它相邻体元的电子密度插值得到,本算法采用反距离权重来建立这种内插关系,从而得到重建区的约束方程。利用陆态网络观测数据对指定区域内的电离层进行重建计算,重建过程分别采用了本研究提出的约束重建算法和无约束重建算法,然后将两种重建结果与垂测仪观测结果进行比较,发现新算法的重建结果与垂测仪观测结果符合得更好,从而证明了该算法的有效性和可靠性。4)利用陆态网络连续跟踪站观测数据和CODE的全球电离层VTEC数据,借助本文研究的电离层TEC解算方法和电离层层析成像技术,结合垂测仪的观测结果,考察了2012年3月7—9日和2015年3月17—18日两起大磁暴期间全球及中国区上空电离层的变化情况,分析了磁暴引起的电离层异常扰动的时空分布特征,研究显示,磁暴引起的电离层扰动具有分布区域广、持续时间长、扰动强度大的基本特征,同时,在2015年的磁暴扰动事件研究中还发现了电离层行进扰动,根据电离层物理的相关理论,这种扰动应该是由磁暴期间极区激发的声重力波产生的。5)以2014年2月12日新疆于田M7.3地震、2011年3月11日日本东北M9.0地震和2008年5月12日四川汶川M8.0地震为震例,利用CODE的全球电离层VTEC数据和陆态网络连续跟踪站观测数据,结合地磁指数,考察了这三次地震前电离层的变化情况,调查显示这三次震例均出现震前电离层异常现象,分析异常的时空分布特征,发现异常扰动的分布位置紧邻震中,且异常出现在震前10天内,表明异常与地震具有高度的时空相关性。利用层析成像技术对三个震例的震前电子密度分布进行重建,并考察电离层异常的三维分布结构,发现震前电离层异常主要集中在200—400km高度处,这与磁暴引起的电离层异常的垂直分布特征明显不同。6)选取全球110个震级大于M5.0的地震作为震例样本,利用CODE的全球电离层VTEC数据对样本地震前的电离层变化情况展开了统计调查,探测到有近一半的震例在震前出现了可能与地震有关的电离层扰动,进一步将样本按震级、震源深度和震源机制解进行分类,考察不同分类中的震前电离层异常分布情况,发现震前电离层异常主要有以下分布特征:震级越大,越有可能探测到震前电离层异常现象,且异常更容易出现在震前10天内;震前电离层异常的出现概率或许与震源深度呈负相关变化;逆断层地震发生前出现电离层异常的可能性最大。

李世文[4](2019)在《全球地幔转换带三维电性结构研究》文中进行了进一步梳理地幔转换带的导电性对温度、含水量、熔融状态等非常敏感,因此由地磁测深方法获得的电性结构可以很好的约束转换带性质,支撑深部动力学问题的研究。但地磁测深研究中面临的重要问题是可用的地磁台站分布较为稀疏,并且部分台站的数据质量较差,不宜采用传统的L2-范数反演。为降低质量较差数据对反演结果可靠性的影响,使更多的台站数据参与三维反演,提高地磁测深对地幔转换带电性结构的分辨能力,获得更加精细的地球内部三维电性分布特征,本文提出并实现了基于L1-范数正则化的地磁测深三维反演技术。本文采用自参考的BIRRP数据处理方法得到了全球中低纬度129个地磁台站的C-响应数据,其中65个台站的数据质量较高,但同时还存在64个数据质量较差的台站。之后对129个台站周期为3.5113.8天的C-响应数据进行L1-范数三维反演。反演计算中使用L1-范数度量目标函数中的数据拟合差,以降低质量较差数据对反演结果的影响;涉及的正演模拟基于球坐标系下的交错网格有限差分法,反演采用有限内存拟牛顿法;以全球平均一维电性结构为初始模型,考虑海洋效应的影响,并允许电导率在410 km、520 km和670 km的不连续界面上发生跳跃,得到了全球地幔转换带和下地幔上部的电性分布。地磁测深L1-范数反演获得的全球地幔三维电导率模型显示,4101600 km深度内的电性存在强烈横向变化,其中地幔转换带下层的横向变化最明显,高阻和高导异常之间的电性差异超过两个数量级。该模型与前人反演结果具有许多共同特征:地幔转换带中,欧洲南部和北非地区存在高阻,中国东北部存在高导异常,非洲南部也出现了电导率的升高。由于本文提出的L1-范数反演采用了更多的台站数据,反演结果具有更高的分辨率,在地幔转换带中发现部分新导电异常特征:1)百慕大地区存在明显的高导异常,并主要分布在转换带下层和下地幔上部;2)亚洲东部地区的转换带表现为多个独立的高导异常体而不是整体高导,尤其中国地区的中部和东北部均存在明显的高导异常中心;3)南美洲南端的转换带中电导率显着升高。结合岩石物理模型,本文发现这些高导异常具有不同的成因:1)部分异常与水循环相关:根据地幔转换带中电导率与含水量的关系,发现转换带中的含水量分布具有明显的不均匀性,并且转换带上层中储存了大量的水,而与水循环密切相关的板块脱水过程主要发生在转换带下层;2)部分异常还与热异常相关:百慕大地区的高导异常是本文重要的新发现。文中根据实验室的高温高压岩石电导率测量结果,对百慕大地区的电性结构进行分析,并结合该地区的地震成像结果,作者认为百慕大地区可能存在起源于下地幔的热物质上升流。

李婧媛[5](2019)在《中高层大气和低层大气对磁暴的响应及其物理机制研究》文中研究指明地磁暴,作为典型的灾害性空间天气事件,对中高层大气的影响是非常显着的。利用 Thermosphere Ionosphere Mesosphere Electrodynamics General Circulation Model(TIMEGCM)模拟了 2002年4月日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)导致的地磁暴期间中间层-低热层(MLT)温度以及风场在全球对磁暴的响应过程。利用新建的TIMEGCM中热力学和动力学方程的诊断分析模块,在国际上首次揭示了磁暴造成高纬度以及中低纬度MLT温度和风场变化的物理机制。不仅中高层大气对磁暴有响应,低层大气也发现了磁暴的信号,利用交叉小波分析、广义可加模型(Generalized Additive Model,GAM)、Mann-Kendall(MK)突变检验等多种统计方法分析了夏季青藏高原热源与太阳活动及地磁活动的潜在联系,并且分析了在夏季青藏高原热源异常时,低层大气环流场的响应。结合2008年的四川降水异常事件,分析了夏季青藏高原热源异常与降水的联系。本文的主要结论如下:(1)磁暴期间高纬中间层-低热层的温度既有升高又有降低,晨侧高纬度地区的温度响应为负,昏侧的温度扰动为正。地磁暴期间,高纬度地区中间层-低热层区域的主要加热过程是与垂直风变化相关的绝热加热/冷却和垂直对流。焦耳加热在极光卵区域有贡献。极光卵内中间层-低热层的垂直风与高热层的垂直风一致,晨侧为向上的垂直风扰动,昏侧为向下的垂直风扰动。但要注意的是,在极盖区垂直风扰动只与220 km以下的垂直风扰动方向一致。在极光卵区域,离子拖曳力是最重要的加速过程,压力梯度力与科氏力对动量的改变有贡献。在极盖区,温度造成的压力梯度力与科氏力为最重要的中性风加速过程,离子拖曳力对中性风加速也有较为重要的贡献,气体粘滞力与水平动量输运有时候也有贡献。(2)在地磁暴的早期,高热层水平风场的变化比中间层-低热层大,并且出现得早。它们造成了中纬度垂直风的向下扰动。中间层-低热层垂直风场的扰动也是向下的,且与高热层垂直风的变化有关。在夜间中纬度中间层-低热层经向风扰动是赤道向的。随着磁暴的发展,扰动风变得更大,并延伸到低纬度。然而由于局部地区的温度变化,导致经向风扰动从赤道向运动转为向极区运动。白天的经风向扰动是向极区的,但比夜间要小得多。压力梯度力与垂直风导致的温度变化有关,压力梯度力和科里奥利力是暴时中纬度中间层-低热层的主要中性风加速过程。高纬度或高高度地区的动量输运不是暴时中间层-低热层风场变化的主要动量源。在中纬度地区,当中性风场和离子的漂移速度及方向相差较大时,离子拖曳力对中间层-低热层和高热层总动量平衡也有贡献。向下的垂直风增强了中间层-低热层温度,这在地磁暴的早期阶段产生赤道向的经向风扰动。随着地磁暴的发展,MLT温度持续升高并在局地产生辐散。这种辐散引起了向上的垂直风扰动。向上的垂直风扰动进而导致温度下降。高纬度地区的温度下降使经向风扰动从赤道向转变为极向。这与暴时经向风随时间改变方向和速度的观测结果一致。(3)夏季青藏高原东部大气热源的变化与东亚大气环流息息相关,而它的变化与太阳活动密切相关。EEMD与交叉小波分析都得到了夏季青藏高原东部大气热源具有11年的周期,这与太阳活动周期性一致,且通过EEMD得到的关于11年周期的本征模态函数变化趋势与原始数据的变化趋势相关性最高,约为0.51,这意味着太阳活动11年周期在夏季青藏高原东部大气热源整个周期性变化中起着重要的作用。我们使用MK突变方法发现太阳黑子数、地磁Ap指数和夏季高原东部热源中具有同样的突变点,这个突变点发生于1994年。我们使用了 GAM发现在发生突变以后,地磁Ap指数对夏季高原东部热源的解释能力达到63.6%,表明地磁活动对夏季高原东部热源的变化起主导作用。此外,地磁活动的解释能力大于太阳辐射,为太阳辐射的两倍。夏季高原东部热源与地磁活动或太阳短波辐射之间的非线性关系是稳定的。当夏季高原东部热源偏强时,同期四川盆地500 hPa、850 hPa的高度场也偏高,相对应9月四川盆地西北部的500 hPa风场能量偏大。500 hPa风场能量大值区与强降水区域分布较为一致。当夏季高原东部热源偏强时,南亚高压也异常偏东偏强,西太副高也异常偏西偏强。这种加热场-高度场-降水场之间的同期和滞后效应,导致了夏季高原东部热源与同期至9月中国局部地区的降水有很好的相关性。2008年9月四川汶川地区特大暴雨就是一个典型的例子。2008年南海和孟加拉湾地区的对流异常及西太副高的异常偏西,导致了水汽可以源源不断地向内陆输送,为四川盆地的特大暴雨提供了充足的水汽条件。(4)磁暴期间大气温度、垂直风场、水平风场对磁暴都有响应。温度场、垂直风、水平风场的响应从中间层开始迅速减弱,到了平流层磁暴造成的温度的变化迅速消失,而从对流层开始,温度对磁暴的响应又开始出现且是全球性的信号,形成金字塔形状。在对流层出现的大气温度对磁暴的响应既有正又有负,全球温度的响应的量级较为一致,但是从全球来看,大部分地区出现的磁暴效应是温度下降。垂直风到了对流层顶对磁暴的响应信号开始出现,特别是在赤道地区以南30°以内,这种垂直风扰动有正有负。垂直风对磁暴的响应和温度对磁暴的响应有所不同,不同点在于垂直风对磁暴的响应信号到了 850hPa以下又开始减弱。经向风场对磁暴的响应与垂直风对磁暴的响应较为一致,都是在对流层顶赤道地区有最为明显的扰动,而到了 500 hPa以下扰动信号又开始减弱。纬向风对磁暴的响应温度对磁暴的响应较为一致,都是呈现金字塔形状。纬向风对磁暴的响应比经向风对磁暴的响应更为明显。

向亮[6](2019)在《洋陆俯冲带地震多物理场异常信息提取与分析》文中研究说明地震作为突发性、难以预测性、强破坏性的自然灾害之一,一直以来是各国学者研究的热点、重点、难点。洋陆俯冲带是全球构造活跃、地质构造复杂、地震频发的区域,全球的大地震几乎都发生在这些俯冲带。在俯冲带地震孕育过程中,常伴随着俯冲带重力场、电磁场、热场等地球物理场变化,如何从海量的卫星遥感数据与多源同化数据中准确提取俯冲带地震震前多物理场异常信息成为地震前兆研究的关键,同时也为地震预警工作提供了更多的理论支撑以及方法指导。本文以智利俯冲带为研究对象,分别以2010年2月27日智利8.8级地震、2014年4月1日智利8.2级地震以及2015年9月16日智利8.3级地震为研究震例,利用多源数据资料,采用不同的方法对三次地震前热场多参量以及电离层电子总量TEC(Total Electron Content)异常信息进行了探测与分析。(1)利用小波变换与交叉小波变换分析震前2个月潜热通量与海表温度情况,发现在智利地区三次地震前潜热通量与海表温度均出现高功率信号成分,信号周期主要分布在20天周期与32天周期之间,且潜热通量的高功率信号出现时间略晚于海表温度。对比分析不同地理位置海表温度与潜热通量小波功率谱情况,发现此信号主要在震中附近被检测到,与地震有较好的时空相关性;结合震前震中附近的上升流指数与叶绿素浓度的情况,理论上上升流给海面带来温度较低的冷水,不利于叶绿素浓度增长,然而三次地震前发现在震中附近上升流指数与叶绿素浓度均出现异常增加变化,因此初步认为三次震前洋面局部热场异常的能量来自海底构造热源,可能与接下来的地震有关。(2)为了提取陆面构造热信息,本文利用MODIS地表温度产品,采用原地温度场法去除大尺度的大气环流异常与小尺度的人类活动影响,提取三次地震前构造热信息,发现在三次地震前均交替出现多次冷热异常条带,且异常条带的分布与俯冲区构造基本平行,主要分布在俯冲造山带。(3)尝试构建一个考虑了太阳活动与地磁活动影响的TEC非震动态背景场。对比分析本文提出的非震动态背景与传统的滑动时窗背景的TEC残差情况,结果显示,滑动时窗背景法的TEC残差存在明显的月周期与半年周期,这对后续电离层异常探测将会造成重要影响。同时,利用本文提出的非震动态背景对智利地区三次8.0级以上地震的电离层TEC异常进行探测,在三次地震前7天均探测到多次不同程度的异常扰动,其中2010年智利8.8级地震与2014年智利8.2级地震异常主要表现为正异常扰动,且伴随着短暂的负异常扰动,而在2015年智利8.3级地震前主要探测到负异常扰动。三次地震前探测的异常中心相对于震中向赤道方向偏移,且在震中磁共轭区域也检测到相似的扰动情况。

邱耀东[7](2017)在《联合CHAMP和Swarm卫星磁测数据反演中国大陆区域岩石圈磁场》文中认为地球岩石圈磁场起源于地壳及上地幔的磁性岩石,它反映了岩石磁性的三维空间分布。由于岩石的磁性载体、磁化环境、温度与压力状态以及构造运动等存在差异,岩石圈磁场携带着丰富而复杂的地质构造和构造运动信息。岩石圈磁场不仅在矿产资源勘探、地震火山监测预警中发挥着重要作用,而且对于认识区域大地构造及其演化、探索地球深部物质结构、理解地壳内部物质与能量耦合机制等方面具有重要的科学意义。CHAMP在轨十年的高精度连续观测,为开展地球主磁场及其长期变化研究提供了独一无二的数据基础。CHAMP任务期间,国际上先后发布了一系列高精度的岩石圈磁场模型,其相应的空间分辨率也得以大幅度地提升。然而,尽管早期国内外学者基于CHAMP卫星数据,对各种场源的分离和模型参数化进行了相关理论分析,但由于单颗卫星难以在全球范围内实现地球主磁场和变化磁场的准同步观测,这无疑成为了制约地球各种场源有效分离的瓶颈。Swarm星群的成功发射,不仅为地磁场提供了迄今为止的最高精度磁场测量,而且首次实现了对地磁场进行1小时到数天时间尺度上变化磁场的全球观测,为构建地球各圈层磁场模型注入了新的活力。Swarm星群的高时空覆盖采样、差分梯度测量以及优化的数据处理流程,为各种场源的完整分离和地球实时变化磁场观测提供了强有力的数据和技术支撑。基于此,本文在回顾、消化和总结国内外研究成果的基础上,深入讨论了卫星磁测数据的精化与岩石圈磁异常信号的分离方法,设计了一套完整的卫星磁测数据预处理流程和模型反演软件系统,研究了局部磁异常模型的反演理论与实用算法,建立了中国大陆区域岩石圈磁异常模型,并从大地构造、岩石圈热状态和地震活动的角度对磁异常的分布进行了初步的地学解释。论文的主要工作及研究结果如下:(1)结合卫星磁测数据和地磁场模型所涉的时空参考系统,给出了不同时空参考系统的定义及相互转换的实用计算公式;分析了站心坐标系、J2000惯性坐标系、地磁坐标系、地心极坐标系和球冠坐标系之间的转换关系;研究了日下点经度、磁世界时的计算方法;实现了从观测值、内源场到外源场模型参考框架的统一。(2)分析了国际上常用的地球主磁场模型在中国大陆区域的精度。论文基于中国大陆区域31个地磁基准台站2015年1月~9月磁静日的观测数据,结合高精度的地壳磁场模型EMM2015(16~720阶),评估了 IGRF12/EMM2015/POMME10/MCOSHA2D模型在中国大陆区域的精度及其适用性,为主磁场信号的分离提供可靠的参考背景场。(3)研究地磁场建模的基本理论与解析表达。基于地磁场的位势理论,详细推导了地球主磁场的高斯球谐表达式,给出了电离层—磁层及其感应磁场的计算模型;深入剖析了在Neumann和Dirichlet两种不同边界条件下,局部地磁异常的球冠谐分析(SCHA)与修正球冠谐分析(R-SCHA)的数学表达,讨论了非整数阶Schmidt半标准化缔合勒让德函数的计算方法。(4)系统分析了卫星地磁扰动观测数据和粗差数据的剔除方法。论文首先利用Dst/Kp地磁指数条件、Sq地方时条件和地磁纬度条件提取磁静期的观测数据,然后分别采用模型检验法、标量检校法、虚假观测值筛选法、数据质量标识(Quality/Flags)和短弧轨道剔除等方法实现矢量观测数据的质量控制,提出了数据分层格网化的思想,给出了不同高度界面数据格网均衡化方法,设计并编制了数据各功能模块的处理流程及相应的程序。(5)研究了磁静期非岩石圈磁场信号的分离方法。采用MCOSHA2D模型对主磁场实施改正;对于外源场及其感应磁场的改正,提出了基于Hamming窗函数法的沿轨高通滤波对磁静期大尺度的外源场信号实施有效分离,并借助于最新的MIOSHA2D和MMASHA2C电离层—磁层磁场模型验证了该方法的可行性,给出了滤波器窗口长度的确定方法,为滤波器的参数设计提供参考。(6)基于分区修正球冠谐分析构建了中国大陆区域岩石圈磁场WHU-MLI01模型,在卫星高度处,WHU-MLI01模型空间分辨率达150km。考虑到小球冠在保证模型精度的同时能提供更佳的空间分辨率,为此,在实际建模过程中,本文将中国大陆分成三个子区域独立建模,同时提出了相邻球冠之间无缝拼接的迭代反演方法,给出了削弱模型边界效应的实用方法。通过联合使用卫星观测数据资料、MF7和MLISHA2D高精度的岩石圈磁场模型,对WHU-MLI01模型在水平和垂直方向上的精度及稳定性进行了评估和检验,结果表明模型拟合误差较小,相对于卫星观测值和MF7模型,WHU-MLI01模型XYZ地磁分量的均方根误差分别优于0.3nT、0.3nT和0.25nT;相对于MLISHA2D模型,WHU-MLI01模型地磁分量的均方根误差均优于0.5nT。模型在垂直方向上能提供稳定的空间延拓,在水平方向上存在边界效应,但可通过适度放大球冠半角,借助边界外部观测数据充分消除边界效应的影响。(7)深入分析了中国大陆区域岩石圈磁异常展布特征与相关物理属性之间的对应性关系。岩石圈磁异常强度及形态分布与大陆区域的主要构造单元、大地热流以及地震活动之间存在明显的相关性。岩石圈磁异常的展布与区域大地构造基本吻合,能清晰地反映出大陆主要构造单元的走向和特点,磁异常强度可以较为准确地反映地壳深部的热平衡状态和构造运动状态。岩石圈的正异常主要对应着古老的、稳定的陆块和陆核,且这些区域的大地热流相对较低,地震活动偏少;负磁异常则主要分布在相对活跃的造山带(缝合带)或断陷盆地,这些区域的热流值和地震活动频度相对较高。分析认为,岩石圈的弱磁性可能与岩体本身的弱磁性物质广泛分布有关,如扬子准克拉通(除四川盆地)大面积的负磁异常可能与扬子板块内部的沉积作用密切相关;也可能与岩石圈的热退磁过程有关,如华北克拉通在漫长的地质演化过程中遭受到了破坏与改造。岩石圈强负异常和高热流状态则暗示着地壳深部物质流可能正处于热改造过程,如在青藏高原地区,印度板块持续向北俯冲,板块之间摩擦生热加速了上地幔和深部地壳物质对流,并伴随着热物质不断向上迁移,从而导致居里等温面向上抬升。此外,强负异常和高热流状态还意味着深部地壳构造运动可能比较活跃。

龚绍京,刘双庆,梁明剑[8](2017)在《中国大陆地磁帕金森矢量特征及其与主要构造关系》文中认为利用地磁差矢量法和复转换函数法计算了中国大陆36个地磁台的地磁优势面、帕金森矢量及误差.结果显示:华北南部、华中、华南地区(包括贵阳和邵阳)及沿海台站的帕金森矢量长度随周期减小而增大,表明浅层的电性结构横向不均匀性较大;西部的拉萨、通海、西昌、成都等台站的帕金森矢量长度,随周期增长而增大,表明深层的电性结构横向不均匀性较大;诸如华北平原的稳定地块,其内部的矢量长度很小,表明该地区为大体水平分层的电性结构.我国大陆存在多个较明显的帕金森矢量敛散区,其中青藏高原和渤海湾周边台站的帕金森矢量内聚,鄂尔多斯地块的矢量向四周发散;沿海台站具有较明显的海岸效应.此外,由差矢量分布推断所得的优势面倾向和倾角与利用帕金森矢量系数公式计算所得的结果有较好的一致性,与复转换函数方法给出的结果也比较一致.

章鑫[9](2016)在《中国大陆大地电流时空分布及涡旋现象研究》文中进行了进一步梳理大地电流是固体地球上天然存在的一种电流,起源于空间电流体系扰动、地下流体活动、地球深部物质运移等引起的地壳物质差异造成的电位分布。一般认为地电流场由大地电流和局部电流两部分组成,大空间尺度电流来源于地球外部空间电流体系,局部电流来源于地壳各种电位过程,而大地电流变化是两者变化的综合响应。因此,大地电流与地球变化磁场密切相关,两者的场源都是来自地球外部的各种电流体系在地球内部的感应,或地球深部物质运移产生的电流向地表传导,因此两者具有相似的成分和变化形态。近年来,大地电流的研究涉及了地震预报、自然电场机理、高压输电损耗计算及其它基础性的研究。然而,上述研究都较少考虑大地电流与构造活动、水文地质、电磁扰动及地球深部结构的联系。随着观测资料的积累和相关研究的深入,这些问题都需要进一步的考量和解决。本文从微分欧姆定理出发,使用地电台站观测数据和浅层电阻率计算得到大地电流矢量,该矢量具有平面正交的2分量。使用矢量插值法绘制大地电流流线图和矢量图,通过大地电流矢量场得到其涡度和散度,可以用来表征的大地电流分布和随时间变化情况。另外,大地电流的时变性与地磁场相关,基于部分台站的秒采样(1 Hz)数据考虑了地电、磁场的频谱范围;进一步基于电磁场传播的平面波理论和电阻率测深资料,计算了地磁感应电流(GIC)的大小,并与实测大地电流对比,分析其空间分布状态。本研究从以下5个方面展开讨论:(1)使用平面波模型由变化地磁场计算得出的地磁感应电流(GIC)与原始观测有较强相关性,地电暴主相前后地电场与地磁感应电场(GIE)存在一些幅度差,其相位具有很好的一致性。考虑到地电暴是大区域电磁扰动,其场源具有某种均衡性和同步性。因此,采用地电暴的最大幅度获取大地电流具有特殊的意义,地电暴时大地电流涡旋中心北漂明显。通过1 Hz采样的地电场频谱与地磁场频谱对比,对前人总结的电磁频谱进行了补充,拓展了地电脉动部分的频率,明确了4.8 h和12 h等频率成分。(2)大地电流时空分布与构造活动和近地表的水文环境有关。华北地区郯庐断裂带对于大地电流流向具有明显的分异作用,断裂带两侧大地电流的方向显示为不相关甚至相反方向,在断裂带被错断处,大地电流具有局部的延续性。在川滇地区,大断裂带对流线显示为汇集作用,沿断裂带走向,大地电流的流线束状发散或汇聚。因此在该分布状态改变时,可能意味着断裂带的活动、地震的萌发,因此考虑将该方法应用于监测地震活动。(3)在中国大陆东部沿海,大地电流方向一般指向海洋,个别站点(即台站)电流方向随季节改变明显。在海南岛和崇明岛,大地电流的方向与周边水流的水文条件相关,冬季和夏季的洋流受季风影响,在北部湾和海南岛形成不同方向的环流,进而影响海岛大地电流的方向,而崇明岛大地电流方向主要受长江不同方向沉积的局部电流控制。(4)我国大陆具有4个相对完整的似电流涡旋场,分别分布在东北、华北、西南和西北地区,涡旋中心处于30°N(2个)和38°N(1个)附近,另一个涡旋中心处于东北地区的榆树附近。为了更好地解释大地电流的涡旋现象,本文建立了涡旋电流模型。涡流的源是某种空间等效环电流产生的垂直于地面的变化磁场,尽管这种涡流的电流比较小,但高导电地质块体的存在能使等效电流环的感应磁场在地面引起涡流。(5)通过推导涡流对于导体块加热的计算公式,讨论了涡旋电流分布区域的加热效应,模拟涡旋电流对于地层的加热效果和对局部热流的响应。涡旋电流具有一系列的附带效应,涡流导致的导电块体中心热值较周围为大,这可能形成局部区域的地质块体地层加热,涡旋附近的地磁Z分量应大于周围非涡旋地区,该现象能够通过其他的地球物理观测数据予以证实。在大地电流涡旋的分布区域,由于特殊的导电结构,在近地表存在导电块体,从而具有良好的电流通道,这些都是产生涡流的必要条件。在文中提出了一些新的研究方法,这很大程度地扩展了地球物理观测资料的应用,比如用流场来表征大地电流。另外,数据处理方面使用相对变化值而不是测值的均值,这在很大程度上规避了电极漂移、观测系统不稳定以及其他偶然因素造成的基准值差异,使大范围内的观测值具有可比性,同时也是研究大尺度大地电流流向和涡旋现象的基础。该研究工作虽是初步的,仍具有一定程度的创新和意义,但由于观测台站稀少、数据质量不高和基础理论较为模糊的现状,本研究尚需深入。因此,在文末展望了数据处理新方法和研究新理论,期望能对开展该方面的后续研究提供思路。

常宜峰[10](2015)在《卫星磁测数据处理与地磁场模型反演理论与方法研究》文中认为卫星磁力测量是目前唯一的一种可以快速获取全球地磁场观测信息的测量手段,依据卫星磁力测量所得到的观测数据构建的全球地磁场参考基准模型,在军事应用及科学研究中有重要的应用价值。国外早在20世纪八十年代就已经发射了地磁测量卫星,并开展了卫星磁力测量数据处理、建模及相关应用的研究。然而,我国目前尚未有专门用于磁力测量及建模应用的地磁卫星,中国的卫星磁力测量研究才处于刚刚起步的阶段。本文针对卫星磁力测量中的磁测数据预处理、地磁场模型构建方法及地磁卫星组网方案等问题,展开了详细深入的研究,其中的主要研究成果如下:1.针对国际上现已发布的各种地磁场模型,系统梳理和总结了现有各种地磁场模型的特征。根据地磁场的高斯位势理论推导了地磁场球谐表示的基本公式,对比分析了地磁场与重力场中的球谐分析理论之间的差异。2.针对传统的地磁场模型精度评价方法中存在的问题,提出了格网化的精度评价方法。由于国际上不同组织发布了各自的地磁场模型,需要有合适的方法对不同的地磁场模型进行相应的精度评价,然而传统的地磁场模型精度评价方法没有考虑到主磁场模型是有一定空间分辨率的特点。利用地磁台站观测数据和WMM地磁场模型依次分析了全球和局部地区(欧洲、北美洲、中国邻近地区)的模型精度,结果表明格网化的精度评价方法可以很好的表示出地磁场模型在全球和局部地区的精度分布特征。3.构建了卫星磁力测量仿真系统平台,为仿真分析不同卫星组合磁测数据的生成和地磁场反演算法研究提供了一个“端对端”的闭环仿真系统。在国际上公开发布的已有各种地磁场模型基础上,利用ML地磁能谱组合理论,分别仿真出主磁场、地壳磁场、外源磁场等地磁场信息,结合卫星轨道星历仿真数据,模拟生成地磁卫星观测数据。为后期的各种地磁场反演仿真实验及地磁卫星组网方案设计提供原始的卫星磁测数据,由于原始的模型是已知的,方便对反演算法的正确性及精度进行评价和分析。4.研究和分析了在全球地磁场反演中的卫星磁测数据预处理方法中的各种筛选条件,总结了卫星磁力测量数据预处理流程和基本步骤,依次分析了地磁指数条件、地方时条件、纬度条件和轨道高度条件、粗差条件在卫星磁测数据筛选中的应用。5.利用卫星磁测仿真系统平台,依次分析了主磁场、地壳磁场、内外源磁场的分离方法。从主磁场反演算例分析得出了仿真系统平台的正确性,同时结合实测数据进一步验证了仿真系统平台的可用性。从地壳磁场反演算例中,得出了卫星轨道高度与地壳磁场反演最大阶数之间的相互关系曲线。从内外源磁场的分离算例中,得出了外源磁场在地磁场反演中是不可忽略的一项重要因素,需要使用合适的模型进行剔除。6.针对地磁场长期变化项的传统求解方法中,只是简单的使用线性变化进行拟合的不足,提出了相应的改进算法。利用地面台站和地磁卫星实测数据,分析了地磁场长期变化非线性的的具体特点,提出了使用卫星磁测数据直接求解地磁场长期变化项的新方法,通过算例分析证实了新方法的正确性和可用性。7.针对在高纬度地区卫星矢量磁测数据受地磁活动影响较大的实际问题,通常在数据预处理阶段会造成两极地区出现较大的空白数据地带,从而影响全球地磁场反演的精度,提出了联合利用卫星矢量和标量磁测数据构建地磁场模型的方法。介绍了卫星磁测标量数据的使用方法并推导了相关的计算公式,利用仿真实验说明了,在高纬度地区受扰动影响的情况下对最终的地磁场反演结果精度影响不可忽略,传统的将高纬度数据进行删除数据的预处理方法仍会导致反演结果出现较大的边界效应,本文提出的联合标量和矢量磁测数据反演地磁场模型的方法在保证反演精度的同时,最大限度的提高了卫星磁测数据利用效率。8.针对地磁卫星磁测方式及组网方案设计问题,通过本文构建的卫星磁力测量仿真系统平台模拟和讨论了单星磁测、双星同步磁测、三星组网观测、四星磁测模式等不同组网方案在地磁场反演方面的特点,可以为我国研制自主的地磁测量卫星提供一些参考。分别设计了五种组网方案,依次从主磁场反演、地壳磁场反演、内外源磁场分离等方面对比了不同方案的反演结果和精度,得出了双星磁测模式比单星磁测模式的反演精度略有提高,但提高并不明显;三星磁测方案比较双星提高较为明显;四星组网模式较三星提高并不十分明显等结论。

二、太平洋中部地磁台11年周期变化的研究(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、太平洋中部地磁台11年周期变化的研究(论文提纲范文)

(1)地磁测深三维图像揭示的中国东部地幔中的太平洋滞留板块结构及其动力学意义(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景和研究意义
        1.1.1 研究背景
        1.1.2 研究意义
    1.2 前人研究现状和存在问题
        1.2.1 研究现状
        1.2.2 存在问题
    1.3 研究思路及论文结构
        1.3.1 研究思路
        1.3.2 论文结构
    1.4 论文创新点
第二章 地磁测深基本理论
    2.1 方法介绍
    2.2 地磁测深C-响应的导出
        2.2.1 地球表面及外部磁场
        2.2.2 地球内部磁场
        2.2.3 C-响应的推导
    2.3 数据处理流程
第三章 三维反演方法
    3.1 交错网格有限差分法
    3.2 模型参数化
    3.3 三维反演目标函数
    3.4 L-BFGS反演基本原理
    3.5 反演稳定性测试
第四章 数据处理
    4.1 中国地区地磁数据收集
    4.2 中国地区地磁数据存在的问题
    4.3 GDS数据处理
        4.3.1 长期场的去除
        4.3.2 BIRRP软件介绍
        4.3.3 基于正则化技术的数据处理方法
        4.3.4 相对观测数据的近似处理
        4.3.5 海洋效应校正
        4.3.6 中国地区C-响应求取结果
第五章 中国东部地区地磁数据三维反演
    5.1 中国地区三维反演
        5.1.1 地磁数据
        5.1.2 模型设置
        5.1.3 长周期台站反演结果
        5.1.4 密集台站反演结果
        5.1.5 异常描述
    5.2 分辨率测试
        5.2.1 长周期台站异常测试
        5.2.2 短周期台站异常测试
        5.2.3 滞留板块测试
    5.3 异常的可靠性分析
第六章 滞留板块结构分析
    6.1 中国东部地区构造背景
    6.2 转换带含水量分布
    6.3 电性特征分析
    6.4 来自地震成像的证据
    6.5 断裂的滞留板块
第七章 结论和展望
    7.1 主要研究结论
    7.2 工作展望
参考文献
附录A 大周期C-响应数据
附录B.小周期C-响应数据
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢

(2)主相亚暴触发特征及磁暴与太阳极紫外辐射关系的研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 引言
    1.1 地球磁层
        1.1.1 弓激波和磁鞘
        1.1.2 磁层顶
        1.1.3 磁尾
        1.1.4 内磁层
    1.2 磁暴
        1.2.1 磁暴类型
        1.2.2 磁暴过程
        1.2.3 磁暴的行星际起源
        1.2.4 暴时磁活动
    1.3 磁层亚暴
        1.3.1 亚暴类型
        1.3.2 亚暴过程
        1.3.3 亚暴触发特征
        1.3.4 亚暴触发模型
    1.4 本章总结及论文结构
第2章 数据介绍
    2.1 地磁指数
        2.1.1 地磁场
        2.1.2 磁暴指数Dst和SYM-H
        2.1.3 亚暴指数AU、AL、AO和AE
    2.2 背景条件
        2.2.1 太阳风、行星际磁场
        2.2.2 F10.7指数
    2.3 空间和地面联合观测
        2.3.1 Cluster-Ⅱ卫星
        2.3.2 Double Star
        2.3.3 LANL系列卫星
        2.3.4 THEMIS卫星
        2.3.5 坐标系
        2.3.6 地磁台站
第3章 主相亚暴的触发特征研究
    3.1 引言
    3.2 2005年8月24日强磁暴主相强亚暴
        3.2.1 太阳风和行星际磁场条件
        3.2.2 卫星轨道与地磁台站
        3.2.3 空间和地面观测特征
        3.2.4 讨论
        3.2.5 小结
    3.3 2014年8月27日中等磁暴主相强亚暴
        3.3.1 太阳风和行星际磁场条件
        3.3.2 卫星轨道与地磁台站
        3.3.3 空间和地面观测特征
        3.3.4 讨论
        3.3.5 小结
    3.4 主相亚暴事件对比分析
    3.5 本章小结
第4章 太阳极紫外辐射与磁暴的相关性研究
    4.1 引言
    4.2 方法介绍
    4.3 结果分析
    4.4 讨论
    4.5 本章小结
第5章 总结与展望
    5.1 总结
    5.2 展望
参考文献
附录
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文

(3)地基电离层参数解算方法及震前电离层异常特征研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景
        1.1.1 地震概述及国内外地震灾害概况
        1.1.2 本文的研究意义
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 地震预报的研究现状
        1.2.2 震前电离层异常的研究现状
        1.2.3 电离层探测技术的现状
    1.3 本文的主要内容
第二章 电离层物理基础
    2.1 引言
    2.2 大气层的物理性质
    2.3 电离层的基本物理特性
        2.3.1 带电粒子的产生与损失
        2.3.2 电离层的连续性方程
        2.3.3 Chapman模型
        2.3.4 电离层的垂直分层结构
    2.4 电离层的变化
        2.4.1 电离层的规律性变化
        2.4.2 电离层的扰动
        2.4.3 电离层异常的检测方法
第三章 地基电离层观测及其参数解算方法
    3.1 引言
    3.2 电磁波在等离子体中的传播特性
    3.3 基于垂直探测技术的电离层一维参数解算方法
        3.3.1 电离层垂直探测的原理
        3.3.2 垂测仪观测和电离层参数解算的实验结果
    3.4 基于地基GPS的电离层TEC解算方法
        3.4.1 GPS测量原理及观测方程
        3.4.2 基于地基GPS观测的TEC解算方法
        3.4.3 电离层图的实现算法
        3.4.4 地基GPS VTEC解算的实验结果
    3.5 基于地基GPS的三维电离层层析成像技术
        3.5.1 三维电离层层析成像技术的原理
        3.5.2 三维电离层层析成像的迭代重建算法
        3.5.3 迭代重建算法的循环终止条件
        3.5.4 基于反距离加权的约束迭代重建算法
        3.5.5 三维电离层层析重建的实验结果
    3.6 本章小结
第四章 磁暴期间电离层异常的扰动特征
    4.1 引言
    4.2 空间天气概述
    4.3 反映空间天气变化的指数
        4.3.1 太阳黑子数指数
        4.3.2 F10.7指数
        4.3.3 太阳X射线辐射通量
        4.3.4 Dst指数和Kp指数
    4.4 磁暴事件引起的电离层扰动的特征分析
        4.4.1 2012年3月7—9日磁暴期间电离层正暴扰动
        4.4.2 2015年3月17—18日磁暴期间电离层负暴扰动
    4.5 本章小结
第五章 震前电离层异常的时空分布特征
    5.1 引言
    5.2 震前电离层异常的震例研究
        5.2.1 2014年2月12日新疆于田M7.3地震
        5.2.2 2011年3月11日日本东北M9.0地震
        5.2.3 2008年5月12日四川汶川M8.0地震
    5.3 震前电离层异常的统计研究
    5.4 多种观测数据结合在震前电离层异常研究中的意义和应用前景
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 研究工作总结
    6.2 研究工作展望
参考文献
攻博期间发表的学术论文及参与的科研项目
致谢

(4)全球地幔转换带三维电性结构研究(论文提纲范文)

摘要
abstract
第1章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 研究现状和存在问题
        1.2.1 国内研究现状和存在问题
        1.2.2 国外研究现状和存在问题
    1.3 研究内容和方法
    1.4 论文创新点
第2章 地磁测深原理
    2.1 地磁测深C-响应的导出
        2.1.1 地球表面及外部磁场
        2.1.2 地球内部磁场
        2.1.3 C-响应的导出与计算
    2.2 一维模型的C-响应
    2.3 C-响应与标量大地电磁阻抗
第3章 球坐标系中的三维正演模拟
    3.1 交错网格有限差分法
    3.2 模型参数化
        3.2.1 球谐系数展开的参数化
        3.2.2 网格参数化
        3.2.3 不同模型参数化方法的对比
    3.3 精度验证
    3.4 三维模型的C-响应
    3.5 海洋效应
        3.5.1 理论模型的海洋效应
        3.5.2 典型台站的海洋效应校正
第4章 L_1-范数三维反演理论
    4.1 Lp-范数反演原理
        4.1.1 目标函数
        4.1.2 Lp-范数的表达式
    4.2 有限内存拟牛顿法最优化求解
    4.3 灵敏度矩阵的伴随求解
第5章 数据处理
    5.1 数据收集和挑选
        5.1.1 数据收集和整理
        5.1.2 数据挑选
    5.2 长期场的去除
    5.3 坐标系转换
    5.4 基于自参考的BIRRP
    5.5 地磁台站数据的处理
第6章 理论模型的反演测试
    6.1 数据合成方法
    6.2 规律测点反演测试结果
    6.3 高质量台站分布测试结果
    6.4 一般质量台站分布测试结果
    6.5 结论
第7章 地幔转换带电性结构及讨论
    7.1 地幔转换带的三维电性结构
        7.1.1 L_1-范数反演结果
        7.1.2 可靠性的数值验证
    7.2 与已发表结果的对比
        7.2.1 与电性结果的对比
        7.2.2 与波速结果的对比
    7.3 对地幔转换带含水量的约束
    7.4 百慕大地幔柱的电性证据
第8章 结论和展望
    8.1 结论
    8.2 展望
参考文献
附录A 反演结果定量评价
附录B 地幔电性的岩石物理分析
    B1 上地幔的岩石物理分析
        B1.1 橄榄岩的固相线
        B1.2 橄榄岩的电导率
        B1.3 熔融橄榄岩的电导率
        B1.4 橄榄岩的容水能力
        B1.5 熔融橄榄岩中的含水量
        B1.6 含水橄榄岩熔体的电导率
        B1.7 含水橄榄岩的熔融比例
    B2 地幔转换带和下地幔的岩石物理分析
    B3 应用:东北地区上地幔含水量和熔融比例的计算
        B3.1 东北地区低阻异常的电导率
        B3.2 东北地区的地温剖面
        B3.3 启动熔融含水量的计算
        B3.4 异常体含水量的计算
        B3.5 熔融比例的计算
附录C 地磁台站数据处理结果
作者简介及在学期间所取得的科研成果
致谢

(5)中高层大气和低层大气对磁暴的响应及其物理机制研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 磁暴
        1.2.1 地磁指数
        1.2.2 磁暴
    1.3 中高层大气
    1.4 夏季青藏高原热源
    1.5 国内外研究进展
    1.6 问题的提出
    1.7 研究内容和章节安排
第二章 模式和数据
    2.1 电离层热层中间层电动力学耦合环流模式
        2.1.1 热力学方程诊断分析
        2.1.2 动力学学方程诊断分析
    2.2 WACCM-X介绍
    2.3 数据
    2.4 主要方法介绍
        2.4.1 青藏高原热源计算方法
        2.4.2 交叉小波变换
        2.4.3 正交经验模态分解
        2.4.4 广义可加模型
        2.4.5 MK突变检验
        2.4.6 相关分析和显着性水平检验
    2.5 本章小结
第三章 高纬中间层-低热层对地磁暴的响应
    3.1 引言
    3.2 温度对地磁暴的响应
        3.2.1 敏感性实验设计
        3.2.2 温度对地磁暴的响应
    3.3 风场对地磁暴的响应
    3.4 本章小结
第四章 中低纬中间层-低热层对地磁暴的响应
    4.1 引言
        4.1.1 温度对磁暴的响应国内外研究进展
        4.1.2 风场对磁暴的响应国内外研究进展
    4.2 温度对地磁暴的响应
    4.3 风场对地磁暴的响应
    4.4 本章小结
第五章 太阳活动、地磁活动与低层大气的联系
    5.1 引言
    5.2 太阳活动、地磁活动与夏季青藏高原热源的联系
        5.2.1 夏季青藏高原东部热源年代际变化
        5.2.2 太阳辐射与夏季青藏高原东部热源的联系
        5.2.3 夏季青藏高原东部热源与太阳活动的关系转变的原因
        5.2.4 夏季青藏高原东部热源与太阳活动性非线性关系
    5.3 夏季青藏高原东部热源和降水与环流场的关系
        5.3.1 与中国夏季降水的关系
        5.3.2 与四川盆地降水的关系
        5.3.3 与500 hPa高度场的关系
        5.3.4 与850 hPa高度场的联系
        5.3.5 与100 hPa高度场的联系
    5.4 WACCM-X验证能量下传结果
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 主要结论
    6.2 创新性
    6.3 不足和未来的工作展望
参考文献
作者简介
致谢

(6)洋陆俯冲带地震多物理场异常信息提取与分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 论文选题与意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 震前热异常研究进展
        1.2.2 震前电离层TEC异常研究进展
    1.3 存在的问题
    1.4 研究内容
    1.5 论文结构安排
第二章 洋陆俯冲带地震前兆研究基础理论
    2.1 洋陆俯冲带地震
        2.1.1 洋陆俯冲带地震分类
        2.1.2 洋陆俯冲带地震发震机制
        2.1.3 智利俯冲带构造概况
    2.2 海气界面热交换理论基础
        2.2.1 海表热交换
        2.2.2 海表潜热计算
    2.3 电离层概述
        2.3.1 电离层结构
        2.3.2 电离层扰动分析
第三章 多源数据介绍与处理
    3.1 热场多源数据介绍
    3.2 海岸上升流指数
    3.3 TEC数据介绍与分析
        3.3.1 电离层TEC定义
        3.3.2 IGS电离层TEC简介
        3.3.3 TEC时空特性分析
    3.4 太阳活动与地磁活动参数介绍
第四章 俯冲带地震热场多参量异常提取与分析
    4.1 引言
    4.2 热场多参量异常提取与分析方法介绍
        4.2.1 小波分析
        4.2.2 小波功率谱
        4.2.3 小波交叉分析
        4.2.4 原地温度场法
    4.3 洋面热异常提取与分析
        4.3.1 研究区介绍
        4.3.2 洋面热异常结果分析
        4.3.3 上升流作用下的洋面地震热异常探讨
    4.4 陆面热异常提取与分析
    4.5 小结
第五章 基于SVR模型的电离层TEC背景场构建
    5.1 引言
    5.2 TEC非震动态背景场建立原理与方法
        5.2.1 TEC非震动态背景场的概念
        5.2.2 小波多尺度分解
        5.2.3 支持向量机回归模型
        5.2.4 TEC非震动态背景场建立与分析
    5.3 智利俯冲带三次大地震TEC异常探测实例分析
        5.3.1 异常探测方法
        5.3.2 2010 年智利8.8 级地震TEC异常探测结果分析
        5.3.3 2014 年智利8.2 级地震TEC异常探测结果分析
        5.3.4 2015 年智利8.3 级地震TEC异常探测结果分析
    5.4 小结
结论与展望
    主要结论
    存在的问题与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢

(7)联合CHAMP和Swarm卫星磁测数据反演中国大陆区域岩石圈磁场(论文提纲范文)

摘要 Abstract 缩略词 第1章 绪论
1.1 研究背景和意义
1.2 国内外研究现状
    1.2.1 地磁测量卫星研究现状
    1.2.2 岩石圈磁场模型与建模方法研究现状
    1.2.3 岩石圈磁场的地质与地球物理解释研究现状
1.3 研究内容与技术路线
    1.3.1 研究内容
    1.3.2 技术路线 第2章 地磁场建模的基础理论
2.1 地磁场概述
    2.1.1 地磁场的场源与分类
    2.1.2 地磁场要素
    2.1.3 地球主磁场的长期变化
    2.1.4 近地空间电磁环境
2.2 时间与坐标系统
    2.2.1 时间系统
    2.2.2 坐标系统
2.3 全球地磁场模型的球谐分析
    2.3.1 主磁场和岩石圈磁场的球谐分析
    2.3.2 电离层磁场及其感应磁场的球谐分析
    2.3.3 磁层磁场及其感应磁场的球谐分析
2.4 局部地磁场模型的球冠谐分析
    2.4.1 球冠谐分析(SCHA)
    2.4.2 修正球冠谐分析(R-SCHA)
2.5 本章小结 第3章 岩石圈磁场信号分离与精化处理
3.1 岩石圈磁场信号分离与精化的基本流程
3.2 磁静期观测数据的提取
    3.2.1 数据源
    3.2.2 磁静期数据提取
3.3 卫星磁测数据的精化
    3.3.1 数据观测质量控制
    3.3.2 数据分层格网化
3.4 主磁场改正
3.5 电离层—磁层磁场及其感应磁场改正
    3.5.1 模型改正
    3.5.2 沿轨滤波分析
3.6 本章小结 第4章 基于R-SCHA反演中国大陆区域岩石圈磁场
4.1 数学模型与反演方法
    4.1.1 数学模型
    4.1.2 反演方法
4.2 中国大陆区域岩石圈磁场模型
    4.2.1 球冠反演参数
    4.2.2 相邻球冠拼接
    4.2.3 反演结果
4.3 误差分析
    4.3.1 内符合精度分析
    4.3.2 外符合精度分析
4.4 本章小结 第5章 中国大陆岩石圈磁场的地质与地球物理解释
5.1 中国大陆区域岩石圈磁场的分布特征
5.2 地磁异常与大陆构造单元的对比分析
    5.2.1 中国大陆区域地质构造背景
    5.2.2 地磁异常与区域大地构造的对应关系
5.3 岩石圈磁场与地表热流的对比分析
5.4 岩石圈磁场与地震活动的对比分析
5.5 本章小结 第6章 结论与展望
6.1 主要研究内容与成果
6.2 后续研究展望 参考文献 攻读学位期间的主要工作成果 致谢

(8)中国大陆地磁帕金森矢量特征及其与主要构造关系(论文提纲范文)

引言
1 帕金森矢量原理及地磁数据处理
    1.1 地磁变化矢量、优势面及帕金森矢量
    1.2 复转换函数法求不同周期的帕金森矢量
    1.3 地磁数据选取及预处理
2 复转换函数法与地磁差矢量法计算结果对比分析
3 帕金森矢量分布及其与主要构造的相关性
    3.1 中国大陆地磁台和大震的分布及构造背景
    3.2 中国大陆帕金森矢量的分布特征
4讨论与结论

(9)中国大陆大地电流时空分布及涡旋现象研究(论文提纲范文)

摘要 Abstract 第一章 引言
1.1 研究背景
    1.1.1 大地电流的研究背景
    1.1.2 大地电流属性
    1.1.3 研究现状
1.2 研究目的和意义
    1.2.1 研究大地电流本质的需求
    1.2.2 区域活动构造
    1.2.3 工程防护
    1.2.4 认识地球电磁环境
1.3 创新点
1.4 本文内容安排 第二章 研究内容与研究方法
2.1 研究内容
    2.1.1 大地电流的时空分布
    2.1.2 大地电流涡旋现象及模型
    2.1.3 大地电流分布与构造
    2.1.4 大地电流分布动态图像与地震监测预报
2.2 研究方法与技术路线
    2.2.1 流场基本概念
    2.2.2 资料选取
    2.2.3 地电场到大地电流的换算依据
    2.2.4 大地电流场的矢量插值
    2.2.5 大地电流场的旋度和散度
    2.2.6 大地电流的发散和汇聚
    2.2.7 涡旋现象物理解释
    2.2.8 涡旋电流模型
2.3 计算误差分析 第三章 大地电流及数据背景
3.1 大地电流变化分类
    3.1.1 局部自然电流
    3.1.2 大地电流
    3.1.3 大地电流强度
3.2 地电场变化特点
3.3 大地电流场与外部空间电流系
    3.3.1 电离层
    3.3.2 大气层
    3.3.3 太阳活动
    3.3.4 太阴活动
3.4 地电场台站观测系统与技术
3.5 地电场观测质量评价
3.6 对称四极电阻率测深 第四章 大地电流场与地磁场
4.1 大地电流频谱特征
    4.1.1 方法与数据
    4.1.2 傅里叶功率谱
    4.1.3 小波分析及其功率谱
4.2 地磁脉动与地电脉动
4.3 磁暴期间地电场日变化特征
4.4 华北地区GIE及GIC计算
    4.4.1 研究背景
    4.4.2 GIC计算方法
    4.4.3 GIE与地电观测值
    4.4.4 GIC计算
4.5 本章小结 第五章 大地电流场空间分布及其时变性
5.1 大尺度地电流场空间分布和涡旋现象
    5.1.1 中国大陆大地电流分布
    5.1.2 局部电流空间分布及涡旋现象
5.2 区域性大地电流空间分布
    5.2.1 泛华北地区大地电流空间分布
    5.2.2 中国沿海大地电流分布
5.3 大地电流与断裂带的关系
    5.3.1 郯庐断裂带邻区
    5.3.2 南北地震带邻区
5.4 大地电流时变性与地震活动
    5.4.1 大地电流时变性特征
    5.4.2 南北地震带大地电流时变性与地震活动性探讨 第六章 涡旋电流模型
6.1 大地电流涡旋理论
6.2 模型的地球物理证据
6.3 模型讨论
6.4 雨点模型 第七章 主要结果
7.1 中国大陆大地电流空间分布情况
7.2 区域性大地电流场时空变化特点
7.3 涡旋电流模型及其机制
7.4 电磁频谱统一性
7.5 海陆大地电流连续性
7.6 大地电流涡度与地震活动性
7.7 由地磁场校正地电场 第八章 认识与展望
8.1 主要认识
8.2 本文局限性
8.3 展望 参考文献 致谢 作者简介
参与主要课题
硕士期间发表的文章 附涡流对导体层加热公式推导

(10)卫星磁测数据处理与地磁场模型反演理论与方法研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 地磁场研究的目的与意义
    1.2 地磁测量卫星概况
    1.3 卫星磁力测量及地磁场模型研究现状
        1.3.1 国外研究现状
        1.3.2 国内研究现状
        1.3.3 地磁场模型研究现状
    1.4 主要研究内容
第二章 卫星磁测基础理论
    2.1 地磁场基础
        2.1.1 地磁场的组成
        2.1.2 地磁指数介绍
    2.2 时间系统和坐标系统
        2.2.1 时间系统
        2.2.2 坐标系统
    2.3 地磁场的解析表示
        2.3.1 地磁场的球谐表达式
        2.3.2 地磁场与重力场球谐分析的区别
    2.4 本章小结
第三章 地磁场模型精度评价及卫星磁测数据仿真
    3.1 地磁场模型简介
        3.1.1 主磁场和地壳场模型
        3.1.2 外源场模型
        3.1.3 综合场模型
        3.1.4 其它类型模型
    3.2 地磁场模型精度评价方法
        3.2.1 传统评价方法
        3.2.2 算例分析
        3.2.3 格网化评价方法
        3.2.4 算例分析
    3.3 卫星磁测数据仿真系统
        3.3.1 卫星轨道的仿真
        3.3.2 地磁场的仿真
        3.3.3 仿真系统的结构
    3.4 本章小结
第四章 卫星磁测数据预处理方法
    4.1 卫星磁测数据预处理基本流程
    4.2 地磁指数条件
        4.2.1 Dst指数的统计分析
        4.2.2 算例分析
    4.3 地方时条件
        4.3.1 地磁日变与地方时条件
        4.3.2 算例分析
    4.4 纬度及轨道高度均匀性条件
        4.4.1 纬度条件
        4.4.2 轨道高度均匀性条件
    4.5 粗差条件
        4.5.1 传统粗差剔除方法
        4.5.2 实测数据分析
        4.5.3 基于抗差估计的粗差剔除新方法
        4.5.4 算例分析
    4.6 本章小结
第五章 地磁场及其长期变化场的反演
    5.1 主磁场的反演
        5.1.1 卫星磁测数据的仿真
        5.1.2 仿真数据的算例分析
        5.1.3 利用实测数据构建主磁场模型
    5.2 地壳磁场的反演
        5.2.1 不同高度处地磁场变化特征
        5.2.2 卫星轨道高度对地壳磁场反演的影响
        5.2.3 算例分析
    5.3 内外源磁场的分离
        5.3.1 内外源磁场分离方法
        5.3.2 算例分析
    5.4 地磁场长期变化的反演
        5.4.1 传统求解方法
        5.4.2 算例与分析
        5.4.3 由卫星磁测数据直接求解长期变化的新方法
        5.4.4 算例分析
    5.5 卫星磁测标量数据反演地磁场
        5.5.1 标量数据的使用
        5.5.2 算例分析
    5.6 本章小结
第六章 地磁测量卫星组网模式分析
    6.1 卫星磁测模式介绍
    6.2 卫星磁测组网方案设计
        6.2.1 卫星参数仿真
        6.2.2 方案设计
        6.2.3 评价指标
    6.3 算例分析及组网方案比较
        6.3.1 主磁场的反演
        6.3.2 地壳磁场反演
        6.3.3 内外源磁场分离
        6.3.4 不同组网方案反演效能比较及结论
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 主要研究成果总结
    7.2 未来工作展望
致谢
参考文献
作者简历

四、太平洋中部地磁台11年周期变化的研究(论文参考文献)

  • [1]地磁测深三维图像揭示的中国东部地幔中的太平洋滞留板块结构及其动力学意义[D]. 张艳辉. 吉林大学, 2020(08)
  • [2]主相亚暴触发特征及磁暴与太阳极紫外辐射关系的研究[D]. 孙晓英. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2020(02)
  • [3]地基电离层参数解算方法及震前电离层异常特征研究[D]. 杨剑. 武汉大学, 2019(02)
  • [4]全球地幔转换带三维电性结构研究[D]. 李世文. 吉林大学, 2019(10)
  • [5]中高层大气和低层大气对磁暴的响应及其物理机制研究[D]. 李婧媛. 南京信息工程大学, 2019(01)
  • [6]洋陆俯冲带地震多物理场异常信息提取与分析[D]. 向亮. 中国石油大学(华东), 2019(09)
  • [7]联合CHAMP和Swarm卫星磁测数据反演中国大陆区域岩石圈磁场[D]. 邱耀东. 武汉大学, 2017(09)
  • [8]中国大陆地磁帕金森矢量特征及其与主要构造关系[J]. 龚绍京,刘双庆,梁明剑. 地震学报, 2017(01)
  • [9]中国大陆大地电流时空分布及涡旋现象研究[D]. 章鑫. 中国地震局兰州地震研究所, 2016(02)
  • [10]卫星磁测数据处理与地磁场模型反演理论与方法研究[D]. 常宜峰. 解放军信息工程大学, 2015(07)

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中太平洋地磁台11年周期变化研究
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