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間的推移，地磁場會發(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太陽日為周期且依賴于地方時。本文所用的日變低點時間均為經(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個臺站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時間上,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值。1數(shù)據(jù)分析1.1磁靜態(tài)日的振幅1.1.1時間集中在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的周期變化。根據(jù)磁暴擾動數(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顯示的磁靜日低點時間的年變化中,低值在9月份,高值一般在2月和11月份。而北部的昌黎、豐寧和承德臺有所不同,年變第一高值在4月份。將所有臺年平均,低點時間為12點19分,從各臺平均低點時間的平面圖上,可以看出有兩個突出的區(qū)域(圖6),紅山、黃壁莊為滯后區(qū),分別較平均時間滯后13min和11min。昌黎臺為提前區(qū),較平均提前29min,提前區(qū)與滯后的低點時間最大可相差42min。1.3.2文安臺和昌黎臺日變低點時間也可能存在隨時間的變化(圖7)。時差很顯著,一般幅度可達(dá)50min左右。時差最小的兩個臺為文安臺和昌黎臺,各為41min和39min。這兩個臺距渤海較近,最近的昌黎臺時差值比文安臺更小,也許是海水的原故,使得低點時間較為穩(wěn)定,變幅較小。1.3.3從長遠(yuǎn)來看，低時間會發(fā)生空間變化2投資區(qū)域和時間的特征經(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引起磁場擾動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)磁靜日的日變低點時間也存在年變化,一般9月前后出現(xiàn)明顯低值。也就是說,正常情況下,9月份前后日變低點時間要早些。從空間上看,各臺的低點時間有明顯的兩個區(qū)域,提前區(qū)和滯后區(qū),兩者最大可相差42min。這個問題值得探討,本文所研究的區(qū)域不大,低點時間相差最大的紅山和昌黎臺相距也只有480km,更主要的是,各臺低點時間都經(jīng)過了經(jīng)度校正,假如不校正,兩臺的時間差只為17.4min。是什么原因引起42min如此大的時差呢?(4)磁靜日的日變低點同樣有長期變化,變幅可達(dá)50min左右。變化最小的有文安臺和昌黎臺,分別為41min和39min,最大與最小可相差21min。這兩個臺離渤海較近,最近的昌黎臺只有23km,文安臺不過100km。就磁靜日低點時間年變化而言,昌黎臺變化較突出。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時間,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,而在磁靜日低點時間的年變化中,9月份又是最低值(日變低點時間提前)。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;磁靜日的日變低點時間存在年變化,最大兩臺時差可達(dá)42min;靜日的低點時間長期變幅一般50min左右,最大與最小兩臺時差可達(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)報中可提供背景場。由于所用資料時間較短(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)