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地磁场的功率谱(谱)

时间:2022-01-26 历史故事 版权反馈
【摘要】:图111表示Lowes F根据CM4模型系数算出的2000年内源地磁场的空间功率谱[22]。Maus S等在发布他们的研究成果的同时,还展示了一幅地磁场的功率谱Rnn曲线,见图113。
地磁场的功率谱(谱)_重磁与时间域电磁

1.4 地磁场的功率谱(MauersbergerLowes谱)

为了估计每一频率成分(球谐阶数n)对地磁场的贡献,常用马尔斯伯格(Mauersberger)和洛依斯(Lowes F)提出的空间功率谱Rn的概念,Rn由下式表示: 空间功率谱R又称为Mauersberger–Lowes谱[19~20]

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新近制作的Rnn曲线表明,在n=12以下谱主要受主磁场控制,在n=16以上,谱主要受岩石圈磁场控制,在中间的一段,谱互相重叠,不能区分上述两种场。其他所有的地磁场球谐分析结果都有这个特征。图111表示Lowes F根据CM4模型系数算出的2000年内源地磁场的空间功率谱(Mauersberger–Lowes)[22]

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图1-11 2000年内源地磁场的空间功率谱[22]圆点代表Rn值,即地表r=a阶数n的调和函数项产生的矢量场均方值(nT)2的对数值(右边纵轴)。右下角方点代表长期变化相应的值(nT/a)2(左边纵轴)。Lowes F根据CM4模型系数算出

德国学者Maus S提出精确的功率谱定义以及从总场异常计算功率谱的方法步骤,这样就可以将以球谐展开式表示的全球模型与区域的航磁、海磁数据相比较。他举例说明,NGDC720是一个球谐模型,分辨力为7.5弧分或1/8度,其地磁功率谱可由高斯系数算出,而NGDC推出的世界磁异常图的网格化数据集(又称为EMAG3)包含了半个世纪以来的海磁、航磁数据,分辨力3弧分,将来以异常图的形式出版,并公布数据集。为了比较,要利用Maus S的方法算出功率谱,为此,他将全球割出许多20°×20°的区块,进行计算。图112是对比结果[22]。

Maus S等在发布他们的研究成果(地球磁异常网格数据EMAG2)的同时,还展示了一幅地磁场的功率谱Rnn曲线,见图113。这张图从一个侧面反映了迄今科学界对地磁场(BM和BL)的认识[23]

在国际地球位场10年期间,一些发射磁测卫星的国家(如丹麦、德国、美国、法国等)的地磁学界,研究工作十分活跃。在地核场和岩石圈磁场研究的许多方面,有了长足的进展:在内源场方面,建立了综合模型(CM系列);建立了岩石圈磁场模型(MF系列等);制作了地核场和异常场模型与图件(IGRF、WMM、WDMAM等),还建立了磁性地壳厚度模型。这些模型,或者以所采用的公式及系数的形式公诸于世,经过计算就可得到磁场值;或者公布磁场值,可直接使用。系数和磁场值是由原始数据经过处理后得到的,用起来比较方便。此外,相关的论文很多,其中数据处理以及定量解释方法和步骤,也值得借鉴。这是一种丰富的资源,应该在研究工作中充分利用。

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图1-12 NGDC720与NGDC推出的世界磁异常图(候选)区块地磁功率谱的对比

黑线表示NGDC720模型,红线表示全部区块的值,与NGDC720符合甚好,绿线代表陆地区块的值,蓝线代表海洋区块的值,平均来说,陆壳上的磁异常比全球平均值强一些,而洋壳上的磁异常一般要弱一些

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图1-13 地球内源磁场的功率谱[23]

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