利用地磁z分量日變資料分析磁干擾日變化

利用地磁z分量日變資料分析磁干擾日變化

地磁靜日變化隨著時(shí)間的推移，地磁場會(huì)發(fā)生長期變化，即長期變化或短期變化。地磁日變化是一種短期變化,又可分為靜日變化Sq和擾日變化SD。靜日變化起源于電離層中的電流體系,表現(xiàn)為連續(xù)出現(xiàn)的周期性變化。干擾變化主要起源于由太陽噴射出來的帶電粒子流在電離層,及其以外的外部空間所產(chǎn)生的多種短暫的電流體系,表現(xiàn)為偶然出現(xiàn)的各種復(fù)雜的短期變化,是疊加在平靜變化之上的一種突然變化。地磁靜日變化以一個(gè)太陽日為周期且依賴于地方時(shí)。本文所用的日變低點(diǎn)時(shí)間均為經(jīng)過經(jīng)度校正后的值。本文主要利用了河北省昌黎、紅山等9個(gè)臺(tái)站1989~1999年11年的日變資料,從磁靜日幅度、磁擾日幅度及磁靜日低點(diǎn)時(shí)間上,分析研究了各自的年變化和長期變化,該文所得結(jié)果對地磁日變化的研究和利用日變資料進(jìn)行地震的分析預(yù)測,可能具有一定意義和參考價(jià)值。1數(shù)據(jù)分析1.1磁靜態(tài)日的振幅1.1.1時(shí)間集中在48月份和112月份圖1是1989~1999年日變幅的月均值圖?？梢钥闯?高值主要集中在4~8月份,此段時(shí)間太陽的紫外輻射較強(qiáng),日變幅大。相應(yīng)的,在11~2月份太陽紫外輻射弱,日變幅也小。從整體看,日變幅與緯度有關(guān),南部幅度大,北部小,一般年變幅度可達(dá)20nT。1.1.2磁靜態(tài)日的振幅有長期變化圖21.2磁干擾日的振幅1.2.1白砂糖的時(shí)間變化磁擾日幅度的年變化與磁靜日的年變化有相似之處(圖3),都是年初上升,年末下降。但是,在高值時(shí)段內(nèi)兩者又有區(qū)別,磁靜日幅度年變化的最高值是在8月份,而磁擾日幅度年變化的最高值明顯前移,主要集中在3月份。由于擾日幅度是靜日幅度與干擾變化疊加而成,其年變幅度要大于磁靜日年變幅度。1.2.2磁暴擾動(dòng)日變化的趨勢變化由圖4可明顯看出磁擾日幅度存在長期變化,開始趨勢下降,到1996年變化值最低,以后開始回升。擾日幅度的趨勢變化反映了磁暴活動(dòng)的周期變化。根據(jù)磁暴擾動(dòng)數(shù)看(解用明等,1997),1991年是峰值年,1996年是谷年,以后也是回升,與圖4對應(yīng)較好。對比分析圖1~圖4,磁靜日和磁擾日的日變幅不僅年變化相似,長期變化也類似。但是,磁靜日和磁擾日的變化幅度不同,擾日要大于靜日的變化幅度,而且兩者的相位也有差別。1.3磁靜態(tài)時(shí)間的變化1.3.1載體上的年變第一高值在圖5顯示的磁靜日低點(diǎn)時(shí)間的年變化中,低值在9月份,高值一般在2月和11月份。而北部的昌黎、豐寧和承德臺(tái)有所不同,年變第一高值在4月份。將所有臺(tái)年平均,低點(diǎn)時(shí)間為12點(diǎn)19分,從各臺(tái)平均低點(diǎn)時(shí)間的平面圖上,可以看出有兩個(gè)突出的區(qū)域(圖6),紅山、黃壁莊為滯后區(qū),分別較平均時(shí)間滯后13min和11min。昌黎臺(tái)為提前區(qū),較平均提前29min,提前區(qū)與滯后的低點(diǎn)時(shí)間最大可相差42min。1.3.2文安臺(tái)和昌黎臺(tái)日變低點(diǎn)時(shí)間也可能存在隨時(shí)間的變化(圖7)。時(shí)差很顯著,一般幅度可達(dá)50min左右。時(shí)差最小的兩個(gè)臺(tái)為文安臺(tái)和昌黎臺(tái),各為41min和39min。這兩個(gè)臺(tái)距渤海較近,最近的昌黎臺(tái)時(shí)差值比文安臺(tái)更小,也許是海水的原故,使得低點(diǎn)時(shí)間較為穩(wěn)定,變幅較小。1.3.3從長遠(yuǎn)來看，低時(shí)間會(huì)發(fā)生空間變化2投資區(qū)域和時(shí)間的特征經(jīng)過以上分析,地磁Z分量日變化具有明顯特征。(1)磁靜日和磁擾日的日變幅均存在明顯的年變化,而且年變趨勢較一致,但年變幅度和相位有差別。磁靜日的年變幅一般可達(dá)20nT左右。(2)磁靜日和磁擾日的日變幅度長期變化也類似,可能存在十幾年的變化周期。靜日長期變幅可達(dá)14~15nT。擾日長期變化是磁暴活動(dòng)引起磁場擾動(dòng)和靜日長期變化疊加而成的,擾日長期變幅要大于靜日長期變幅。(3)磁靜日的日變低點(diǎn)時(shí)間也存在年變化,一般9月前后出現(xiàn)明顯低值。也就是說,正常情況下,9月份前后日變低點(diǎn)時(shí)間要早些。從空間上看,各臺(tái)的低點(diǎn)時(shí)間有明顯的兩個(gè)區(qū)域,提前區(qū)和滯后區(qū),兩者最大可相差42min。這個(gè)問題值得探討,本文所研究的區(qū)域不大,低點(diǎn)時(shí)間相差最大的紅山和昌黎臺(tái)相距也只有480km,更主要的是,各臺(tái)低點(diǎn)時(shí)間都經(jīng)過了經(jīng)度校正,假如不校正,兩臺(tái)的時(shí)間差只為17.4min。是什么原因引起42min如此大的時(shí)差呢?(4)磁靜日的日變低點(diǎn)同樣有長期變化,變幅可達(dá)50min左右。變化最小的有文安臺(tái)和昌黎臺(tái),分別為41min和39min,最大與最小可相差21min。這兩個(gè)臺(tái)離渤海較近,最近的昌黎臺(tái)只有23km,文安臺(tái)不過100km。就磁靜日低點(diǎn)時(shí)間年變化而言,昌黎臺(tái)變化較突出。這給我們一些啟示,海水的恒溫效應(yīng)是否影響了日變的低點(diǎn)時(shí)間,有待深入研究。(5)地磁場的靜日變化主要是太陽的紫外輻射引起的,在磁靜日幅度的年變化中,9月份的值明顯偏小,而在磁靜日低點(diǎn)時(shí)間的年變化中,9月份又是最低值(日變低點(diǎn)時(shí)間提前)。這種現(xiàn)象的出現(xiàn)不是偶然的,很可能是9月份太陽的紫外輻射有一明顯的變化。最值得關(guān)注的是,磁靜日的日變幅具有長期變化,幅度可達(dá)14~15nT;磁靜日的日變低點(diǎn)時(shí)間存在年變化,最大兩臺(tái)時(shí)差可達(dá)42min;靜日的低點(diǎn)時(shí)間長期變幅一般50min左右,最大與最小兩臺(tái)時(shí)差可達(dá)21min。這些日變特征對于地磁場日變化的研究有一定的意義,在利用日變資料進(jìn)行地震的分析預(yù)報(bào)中可提供背景場。由于所用資料時(shí)間較短(11年),特別對長期變化研究只是初步的,所得結(jié)果是否具有代表性,有待進(jìn)一步研究。年均值曲線從1989年有一趨勢性下降,最低值在1997年,以后逐漸回升。由變化形態(tài)