2010.0年中國(guó)及鄰近地區(qū)地磁場(chǎng)

陳斌， 倪喆， 徐如剛， 顧左文， 袁潔浩， 王雷

1 中國(guó)地震局地球物理研究所， 北京　100081 2 云南省地震局， 昆明　650224 3 安徽省地震局， 合肥　230031

2010.0年中國(guó)及鄰近地區(qū)地磁場(chǎng)

陳斌1， 倪喆2， 徐如剛3， 顧左文1， 袁潔浩1， 王雷3

1 中國(guó)地震局地球物理研究所， 北京100081 2 云南省地震局， 昆明650224 3 安徽省地震局， 合肥230031

摘要本文通過對(duì)中國(guó)地區(qū)地磁場(chǎng)的球冠諧和分析和曲面樣條分析，建立了2010.0年代的“中國(guó)地磁參考場(chǎng)球冠諧和模型”和“中國(guó)地磁參考場(chǎng)曲面樣條模型”.得到如下結(jié)論：“2010.0年代中國(guó)地磁參考場(chǎng)球冠諧和模型”描述的各地磁要素空間分布與“2005.0年代中國(guó)地磁參考場(chǎng)球冠諧和模型”較相似，但局部略有變化.比如對(duì)于磁偏角D和東向分量Y大致可理解為負(fù)值區(qū)域增強(qiáng)；磁傾角I在我國(guó)華北、華南和東北大部大面積正異常區(qū)消失了，但在我國(guó)西北部大面積的負(fù)異常區(qū)仍然維持；總強(qiáng)度F和垂直分量Z整體的負(fù)異常分布仍然維持，新疆西部局部地區(qū)和東南沿海地區(qū)局部的正異常分布則略有變化；變化最大的是水平分量H和北向分量X的空間分布，在2010.0年代，東南地區(qū)出現(xiàn)了大范圍的正異常區(qū)，而且在中國(guó)北部出現(xiàn)了一條東西條帶狀的正異常區(qū)，似乎可認(rèn)為是2005.0年代存在于太平洋的正異常區(qū)向西移動(dòng)擴(kuò)大的結(jié)果.“2010.0中國(guó)地磁參考場(chǎng)曲面樣條模型”描述的磁偏角D和東向分量Y相對(duì)較為曲折，最顯著的異常位于蒙古境內(nèi)，其次為滇東北地區(qū)、東北及華北大部、新疆等地區(qū)；磁傾角I和垂直分量Z相對(duì)較為平緩，最顯著的異常存在于蒙古境內(nèi)，其次的異常在內(nèi)蒙滿洲里附近；總強(qiáng)度F、水平分量H和北向分量X最為顯著的異常位于滿洲里附近，其次的主要異常區(qū)位于新疆地區(qū)、京津附近、滇東北地區(qū).

關(guān)鍵詞地磁場(chǎng)； 球冠諧和模型； 曲面樣條模型； 中國(guó)及鄰近地區(qū)

1引言

地磁場(chǎng)是基本地球物理場(chǎng)之一，準(zhǔn)確描述地磁場(chǎng)的空間分布及時(shí)間變化是地磁學(xué)家的主要研究?jī)?nèi)容與重點(diǎn)關(guān)注對(duì)象.通過實(shí)際地磁觀測(cè)數(shù)據(jù)建立的準(zhǔn)確地磁場(chǎng)模型被廣泛用于礦產(chǎn)、能源、航空航天、通信導(dǎo)航、地質(zhì)構(gòu)造、地震預(yù)測(cè)、地球深部研究、空間天氣與空間電磁環(huán)境研究等諸多科學(xué)領(lǐng)域，與國(guó)民經(jīng)濟(jì)、國(guó)防建設(shè)與社會(huì)公益事業(yè)有著十分密切的相關(guān)性(付承義等，1985；Campbell，2003；徐文耀，2003；康國(guó)發(fā)等，2008，2010；徐如剛等，2014).

盡管已有若干全球地磁場(chǎng)模型對(duì)全球磁場(chǎng)進(jìn)行高分辨率描述，但由于數(shù)據(jù)來源和研究區(qū)域等因素的影響，全球地磁場(chǎng)模型存在數(shù)百納特的差異(王亶文，2003；陳斌等，2012；劉元元等，2013)，因此開展研究區(qū)域一定時(shí)間-空間密度的地磁測(cè)量、獲取地磁場(chǎng)的局部時(shí)-空數(shù)據(jù)、選取合適的地磁場(chǎng)建模方法、分析地磁場(chǎng)的區(qū)域時(shí)空分布形態(tài)、提取地磁場(chǎng)的區(qū)域時(shí)空變化特征、建立研究區(qū)域的區(qū)域地磁場(chǎng)模型是解決問題的常用思路.

選取合適的區(qū)域地磁場(chǎng)分析方法，從中國(guó)大陸地區(qū)高時(shí)-空分辨率的地磁數(shù)據(jù)中分析地磁場(chǎng)的時(shí)間-空間分布形態(tài)，提取區(qū)域地磁場(chǎng)的時(shí)空變化特征，并建立高精度的中國(guó)及鄰近區(qū)域磁場(chǎng)模型，以期為諸多科學(xué)領(lǐng)域和民用領(lǐng)域提供基礎(chǔ)的、準(zhǔn)確的、可信的中國(guó)地區(qū)地磁數(shù)據(jù)，是本文的主要研究目的及意義.

球諧分析是地磁場(chǎng)常規(guī)建模方法中應(yīng)用最為普遍的一種，在這一方法下衍生了各種不同空間分辨率、時(shí)間分辨率及物理內(nèi)涵的全球地磁場(chǎng)模型，如國(guó)際地磁參考場(chǎng)(International Geomagnetic Reference Field, IGRF)、世界磁場(chǎng)模型(World Magnetic Model,WMM)、增強(qiáng)的磁場(chǎng)模型(Enhanced Magnetic Model，EMM)、綜合模型(Comprehensive Model, CM)等(Olsen et al.,2000,2006; Maus et al.,2005,2006, 2007, 2008, 2009a, 2009b; Sabaka et al., 2002, 2004; Hamoudi et al.2007; Purucker,2007; Finlay et al.,2010).

以IGRF為代表的全球地磁場(chǎng)模型，是描述全球地磁場(chǎng)的.然而，地磁場(chǎng)具有區(qū)域特征，全球地磁場(chǎng)模型不能準(zhǔn)確反映地磁場(chǎng)的區(qū)域特征，而需要區(qū)域地磁模型.各國(guó)學(xué)者利用本國(guó)的地磁觀測(cè)數(shù)據(jù)，應(yīng)用各種數(shù)學(xué)方法對(duì)區(qū)域地磁場(chǎng)進(jìn)行描述，建立了各自的區(qū)域地磁場(chǎng)模型、分析了區(qū)域地磁場(chǎng)，研究了區(qū)域地磁模型(Alldredge, 1982, 1987; Ates et al., 1999; Barton, 1988; Burdelnaya et al., 1999; Büyüksara? et al., 2005; Geese et al., 2010; Verbanac, 2007; Ji et al., 2006; Korte and Haak, 2000; 徐文耀等，2011；狄傳芝等，2011；陳斌等，2014).

中國(guó)學(xué)者也應(yīng)用多種方法，建立了不同年代的中國(guó)及鄰近地區(qū)的地磁模型，以分析研究地磁場(chǎng)及其長(zhǎng)期變化的時(shí)空分布特征，取得一系列重要科研成果(安振昌，2002).Chen(1948)應(yīng)用泰勒多項(xiàng)式方法描述了四川北碚地區(qū)的地磁場(chǎng)分布.安振昌、徐文耀、夏國(guó)輝等計(jì)算并分析研究了中國(guó)及鄰近地區(qū)地磁場(chǎng)泰勒多項(xiàng)式模型(安振昌等，1995；Xu et al., 2003；夏國(guó)輝等，1988；徐元芳等，1994；陳化然和蔣邦本，1997；馮彥等，2010).An等(2004)、高金田等(2006)、陳斌等(2010)應(yīng)用曲面樣條方法, 分析與研究了中國(guó)及鄰近地區(qū)的地磁場(chǎng)及其長(zhǎng)期變化的曲面樣條模型.徐文耀和朱崗昆(1984)、王月華等(1999)對(duì)中國(guó)及鄰近地區(qū)的地磁場(chǎng)進(jìn)行了矩諧分析.安振昌、顧左文等研究了球冠諧分析方法，獲得了中國(guó)及鄰近地區(qū)地磁場(chǎng)及其長(zhǎng)期變化的球冠諧模型(安振昌，1993, 2003；安振昌等，1998；顧左文等，2004，2006；高金田等，2005；Gu et al.,2006a).王月華(2002)、顧左文等(2009)應(yīng)用自然正交分量(NOC)方法，建立了中國(guó)及鄰近地區(qū)地磁時(shí)空變化的NOC模型.馮麗麗(2015)綜合應(yīng)用地面觀測(cè)的地磁資料與衛(wèi)星磁測(cè)資料，建立了中國(guó)及其周邊地區(qū)的諧和樣條地磁模型.

2008年至2009年，在中國(guó)大陸地區(qū)進(jìn)行了一輪新的地磁測(cè)量工作，著重縮短了青藏、新疆等中國(guó)西部地區(qū)的測(cè)量點(diǎn)位間距.數(shù)據(jù)的空間分辨率僅次于1970年代獲取的地磁數(shù)據(jù).本文將依托這一數(shù)據(jù)對(duì)中國(guó)及鄰近地區(qū)的地磁場(chǎng)特征進(jìn)行描述和分析.

2數(shù)據(jù)來源及處理

2008年至2009年期間，在中國(guó)大陸地區(qū)共進(jìn)行了851個(gè)測(cè)點(diǎn)的地磁矢量測(cè)量工作，測(cè)點(diǎn)的空間分布如圖1所示.在南北地震帶、華北及周邊地區(qū)及新疆等地區(qū)的平均測(cè)點(diǎn)間距約為70 km，在其他地區(qū)的平均測(cè)點(diǎn)間距約為150 km.特別提出的是，在南海海域的西沙和南沙的島礁上各執(zhí)行了一個(gè)測(cè)點(diǎn)的測(cè)量.這些地磁觀測(cè)數(shù)據(jù)是本文進(jìn)行地磁場(chǎng)分析的主要數(shù)據(jù)來源.

圖1中紫紅色表示的431個(gè)測(cè)點(diǎn)是觀測(cè)于2002年至2004年期間的地磁數(shù)據(jù).這部分?jǐn)?shù)據(jù)也被收集整理并參與了本文的建模與分析.

除上述兩類測(cè)點(diǎn)的地磁觀測(cè)數(shù)據(jù)外，還有23個(gè)近鄰海島測(cè)點(diǎn)的測(cè)量數(shù)據(jù)、菲律賓82個(gè)測(cè)點(diǎn)的歷史地磁觀測(cè)數(shù)據(jù)、其他周邊國(guó)家85個(gè)測(cè)點(diǎn)的歷史地磁觀測(cè)數(shù)據(jù)、中國(guó)國(guó)內(nèi)32個(gè)地磁臺(tái)站觀測(cè)地磁場(chǎng)數(shù)據(jù)和周邊國(guó)家11個(gè)地磁臺(tái)站觀測(cè)地磁數(shù)據(jù)參與了本文的建模和分析.所有的測(cè)點(diǎn)，在中國(guó)中西部地區(qū)和新疆大部分地區(qū)的平均間距為70 km，在東北、青藏和新疆沙漠地帶的平均間距為150 km.圖1展示了全部測(cè)點(diǎn)的空間分布.

圖1　2010.0年代中國(guó)地磁圖測(cè)點(diǎn)空間分布Fig.1　Survey sites for China geomagnetic chart in 2010.0 epoch

將全部測(cè)點(diǎn)的地磁觀測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行日變通化和長(zhǎng)期變化改正后，統(tǒng)一歸算到2010年1月1日北京時(shí)00—03時(shí)的地磁場(chǎng)均值.日變化改正所使用的參考數(shù)據(jù)為距離測(cè)點(diǎn)最近的地磁臺(tái)站連續(xù)觀測(cè)分均值數(shù)據(jù)，長(zhǎng)期變化的參考數(shù)據(jù)則是根據(jù)“1995年1月1日至2013年2月18日中國(guó)地區(qū)地磁場(chǎng)長(zhǎng)期變化6階NOC模型”的計(jì)算值，該模型能描述地磁場(chǎng)95%的變化能量(顧左文等，2009；陳斌等，2010)，用于地磁場(chǎng)長(zhǎng)期變化模型計(jì)算的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)為上述地磁臺(tái)站1995年1月1日至2013年2月18日的連續(xù)時(shí)均值數(shù)據(jù).

由于地磁測(cè)點(diǎn)主要分布的區(qū)域，選擇覆蓋中國(guó)及鄰近地區(qū)的模型計(jì)算區(qū)域?yàn)?8°N—54°N，73°E—136°E.為彌補(bǔ)中國(guó)疆域外測(cè)點(diǎn)缺失，同時(shí)為降低邊界畸變，在計(jì)算區(qū)域邊緣處均勻選取36個(gè)補(bǔ)充點(diǎn)，根據(jù)IGRF11(Finlay et al.,2010)計(jì)算出這36個(gè)補(bǔ)充點(diǎn)的地磁場(chǎng)值作為強(qiáng)化約束條件.

3球冠諧和分析計(jì)算結(jié)果

球冠諧和理論用(1)式描述地磁異常場(chǎng)的空間分布：

(1)

依據(jù)原始數(shù)據(jù)的區(qū)域范圍，選定的計(jì)算區(qū)域?yàn)?8°N—54°N，73°E—136°E，依此選定球冠極點(diǎn)為36°N，104.5°E，球冠半角為30°.

圖2　試算的1～11階球冠諧和模型殘差Fig.2　RMS of SCH model on 1～11 order

在進(jìn)行地磁場(chǎng)球冠諧和模型計(jì)算時(shí)，面臨的主要技術(shù)問題是截?cái)嚯A數(shù)的確定.一般是試算若干截?cái)嚯A數(shù)的模型，根據(jù)對(duì)各模型計(jì)算值和實(shí)際觀測(cè)值的最小二乘殘差及相應(yīng)的邊界畸變的綜合評(píng)價(jià)，最終確定采用的球冠諧和截?cái)嚯A數(shù).試算1～11階的“2010.0年代中國(guó)地區(qū)地磁場(chǎng)球冠諧和模型”，殘差分布如圖2所示.隨著截?cái)嚯A數(shù)Kmax的增加，各分量殘差逐步減小，但減小幅度均較小,當(dāng)Kmax≥8時(shí)，減小的幅度已趨于平穩(wěn).但隨著Kmax的繼續(xù)增大，計(jì)算區(qū)域邊界處出現(xiàn)明顯的越來越嚴(yán)重的畸變，綜合考慮最終確定截?cái)嚯A數(shù)為8階.

用球冠諧和方法建立地磁場(chǎng)模型時(shí)，如能獲得完備的邊界條件，則可獲得相應(yīng)的解析解.但現(xiàn)實(shí)是，觀測(cè)數(shù)據(jù)是有限的，因此只能求取數(shù)值解.由于地磁X和Z分量可比地磁Y分量大百倍，球冠諧和方法選用地磁異常場(chǎng)數(shù)據(jù)擬合模型系數(shù)，即需選用1個(gè)正常場(chǎng)參考模型，從觀測(cè)數(shù)據(jù)減去該參考模型的理論計(jì)算值，所剩余的差值用于球冠諧和模型計(jì)算.這樣，各分量數(shù)量級(jí)近似，最終求解方程組才能獲得穩(wěn)定數(shù)值解.在此，選用了13階的IGRF11作為正常場(chǎng)參考模型.所獲得的8階球冠諧和模型即為異常場(chǎng)模型，該模型與IGRF11之和為“2010.0年代中國(guó)地區(qū)地磁場(chǎng)8階球冠諧和模型”.圖3是上述模型各地磁要素的等值線圖.

圖3　球冠諧和方法描述的2010.0地磁場(chǎng)與地磁異常場(chǎng)空間分布Fig.3　Spatial distributions of geomagnetic normal and abnormal fields in China in 2010.0 epoch by SCH method

kmgmk(nT)hmk(nT)kmgmk(nT)hmk(nT)0058.0160-25.6510-30.986111.85-14.891118.3015.0162-1.00-22.022055.6663-29.89-11.9321-15.13-27.6364-53.08-7.7522-39.965.7565-23.271.7930-53.69661.502.9131-18.5238.917015.603264.978.87714.135.063347.801.0672-1.368.714024.92734.907.954147.97-41.857426.889.6142-55.43-23.507519.34-0.3143-70.14-3.90761.32-5.6244-37.31-3.5177-3.73-1.055013.5280-3.5951-40.5330.4481-3.50-1.205219.7329.4182-1.03-2.495362.6411.61831.73-2.445461.165.3984-7.47-4.105514.96-3.5885-5.79-1.1186-1.301.28870.280.19880.72-1.03

圖3表明，“2010.0年代中國(guó)地區(qū)地磁場(chǎng)8階球冠諧和模型”與IGRF11所描述的地磁場(chǎng)空間分布雖然大體趨勢(shì)一致，但局部存在5′(D、I)、100 nT(F、H、X、Z)或50 nT(Y)的地磁異常場(chǎng)分布.

“2005.0年代中國(guó)地區(qū)地磁場(chǎng)8階球冠諧和模型”(陳斌等，2011)與“2010.0年代中國(guó)地區(qū)地磁場(chǎng)8階球冠諧和模型”兩個(gè)不同年代的地磁場(chǎng)模型描述的地磁各要素的空間分布較為相似，但局部略有變化.各地磁要素空間分布的特點(diǎn)為：

(1) 磁偏角D和東向分量Y的空間分布大致可理解為負(fù)值區(qū)域增加，如新疆北部地區(qū)由正異常區(qū)轉(zhuǎn)為負(fù)異常區(qū)，西藏東部正異常的減弱，內(nèi)蒙中部負(fù)異常區(qū)的出現(xiàn)和西南局部(云南、貴州、廣西)負(fù)異常的增強(qiáng).

(2) 磁傾角I在我國(guó)華北、華南和東北大部大面積正異常區(qū)消失了，但在我國(guó)西北部大面積的負(fù)異常區(qū)仍然維持.在新疆西北部和內(nèi)蒙中北部的正異常區(qū)似乎呈現(xiàn)一種向西北方向漂移的過程，在東北東部和華南局部(江西、湖南)的負(fù)異常則擴(kuò)大至中國(guó)東部地區(qū).

(3) 總強(qiáng)度F和垂直分量Z在我國(guó)整體的負(fù)異常分布仍然維持，新疆西部局部地區(qū)和東南沿海地區(qū)局部的正異常分布則略有變化.

(4) 水平分量H和北向分量X在2005.0年代呈現(xiàn)大范圍的負(fù)值分布，僅在局部地區(qū)(新疆局部地區(qū)和東北東部局部)呈現(xiàn)正值分布.但在2010.0年代，東南地區(qū)出現(xiàn)了大范圍的正值區(qū)，而且在中國(guó)北部出現(xiàn)了一條東西條帶狀的正值區(qū).似乎可以認(rèn)為是2005.0年代存在于太平洋的正異常區(qū)向西移動(dòng)擴(kuò)大的結(jié)果(魏自剛和徐文耀，2005).

發(fā)生上述現(xiàn)象的主要原因如下：

(1) 地磁場(chǎng)的長(zhǎng)期變化是穩(wěn)定、緩慢、規(guī)律的(Finlay et al.,2010).因此同地區(qū)相隔5年重復(fù)觀測(cè)獲取的地磁場(chǎng)空間分布不應(yīng)有顯著的不同，而應(yīng)具有相似性和傳承性.因此，同一模型計(jì)算方法和計(jì)算條件得到的“2005.0年代中國(guó)地區(qū)地磁場(chǎng)8階球冠諧和模型”和“2010.0年代中國(guó)地區(qū)地磁場(chǎng)8階球冠諧和模型”描述的各地磁要素正常場(chǎng)和異常場(chǎng)的空間分布應(yīng)大致相同.

(2) 較之于2005.0年代中國(guó)地磁場(chǎng)球冠諧和模型計(jì)算時(shí)的原始數(shù)據(jù)，2010.0年代應(yīng)用了較多的國(guó)外地磁數(shù)據(jù)作為邊界約束參與計(jì)算，但由于對(duì)境外數(shù)據(jù)的觀測(cè)質(zhì)量、處理過程等方面缺乏了解，其地磁數(shù)據(jù)整體的準(zhǔn)確可靠性可能比2005.0年代的低些.這可能是導(dǎo)致2010.0年代的球冠諧和模型均方誤差較高的原因.

4曲面樣條分析計(jì)算結(jié)果

曲面樣條的擬合公式為：

(2)

圖4表明，“2010.0年代中國(guó)地區(qū)地磁場(chǎng)曲面樣條模型”與IGRF11所描述的地磁場(chǎng)空間分布大體趨勢(shì)一致，但地磁場(chǎng)要素等值線在局部出現(xiàn)曲折的形態(tài)變化，說明局部存在地磁場(chǎng)差異，等值線較為彎曲的地方對(duì)應(yīng)地磁異常區(qū)域.

圖4　曲面樣條(SP)方法與IGRF描述的2010.0地磁場(chǎng)空間分布Fig.4　Spatial distributions of geomagnetic fields in China in 2010.0 epoch described by SP and IGRF

相對(duì)于IGRF11、“2010.0年代中國(guó)地區(qū)地磁場(chǎng)球冠諧和模型”，“2010.0年代中國(guó)地區(qū)地磁場(chǎng)曲面樣條模型”描述的各地磁要素的空間分布均較為曲折.最為顯著的異常位于蒙古境內(nèi)，導(dǎo)致零偏線產(chǎn)生了較為明顯和較大幅度的轉(zhuǎn)折.推測(cè)這一異?？赡苁怯捎谑占拿晒啪硟?nèi)地磁數(shù)據(jù)質(zhì)量不佳導(dǎo)致的，但檢查復(fù)核該異常周邊若干測(cè)點(diǎn)的觀測(cè)數(shù)據(jù)均支持該異常的存在，因此在模型計(jì)算時(shí)予以保留.其次，各地磁要素在滇東北地區(qū)、東北及華北大部、新疆等地區(qū)均存在大范圍的地磁場(chǎng)等值線扭曲，而在華南、甘肅、青海、四川等地區(qū)則表現(xiàn)為較為平滑的形態(tài).

5結(jié)論與討論

本文利用在2008年至2009年期間在中國(guó)地區(qū)開展的大量地磁矢量測(cè)量獲取的地磁數(shù)據(jù)，結(jié)合之前觀測(cè)以及收集整理的地磁數(shù)據(jù)，形成了覆蓋中國(guó)及鄰近地區(qū)的地磁數(shù)據(jù)點(diǎn)陣.該數(shù)據(jù)點(diǎn)陣在中國(guó)中東部的點(diǎn)間距達(dá)到70 km左右，在中國(guó)西部達(dá)到150 km左右.分別用球冠諧和方法和曲面樣條方法建立中國(guó)及鄰近地區(qū)的參考模型，并與IGRF11、“2005.0中國(guó)地磁參考場(chǎng)球冠諧和模型”和“2005.0中國(guó)地磁參考場(chǎng)曲面樣條模型”比較，得到的主要結(jié)論如下：

(1) “2005.0中國(guó)地磁參考場(chǎng)球冠諧和模型”和“2010.0中國(guó)地磁參考場(chǎng)球冠諧和模型”描述的各地磁要素的空間分布較為相似，局部略有變化的地區(qū)似乎可以理解為地磁場(chǎng)局部異常的向西漂移，能反映和表述地磁場(chǎng)變化的穩(wěn)定、規(guī)律和緩慢.因此，盡管兩個(gè)年代的地磁測(cè)點(diǎn)空間分布形態(tài)存在局部的調(diào)整，但球冠諧和方法仍能較為理想地描述各年代地磁場(chǎng)各要素的空間分布的異同.

(2) 由于測(cè)點(diǎn)布設(shè)時(shí)遵循了“準(zhǔn)均勻”且避開淺表磁異常區(qū)的布設(shè)原則，曲面樣條方法能更“如實(shí)”地描繪所觀測(cè)到的地磁場(chǎng)各要素的空間分布，并較為直接地給出地磁要素等值線空間分布特征，是一種需要關(guān)注空間細(xì)節(jié)時(shí)較好的數(shù)值擬合方法.

(3) 由于西部地區(qū)原始觀測(cè)數(shù)據(jù)較為稀疏，因此依據(jù)曲面樣條方法繪制的西部的地磁要素的空間分布等值線也較為平直.因此考慮地磁場(chǎng)各要素的空間分布特征時(shí)應(yīng)考慮原始觀測(cè)數(shù)據(jù)空間分布的密度、均勻性.同時(shí)，數(shù)據(jù)的觀測(cè)質(zhì)量是描述地磁場(chǎng)異常的基礎(chǔ)，恰當(dāng)?shù)哪Ｐ陀?jì)算方法僅是描述磁場(chǎng)空間異常的表述方式.

(4) 相對(duì)于國(guó)際地磁參考場(chǎng)的計(jì)算結(jié)果，磁傾角I、垂直分量Z、總強(qiáng)度F在我國(guó)的大部分地區(qū)表現(xiàn)為負(fù)異常.磁偏角D和東向分量Y在我國(guó)的東部表現(xiàn)為正異常，西部表現(xiàn)為負(fù)異常.水平分量H和北向分量X在2005.0年代至2010.0年代的變化最為顯著，在2005.0年代表現(xiàn)為大范圍的負(fù)異常，而在2010.0年代出現(xiàn)了正負(fù)異常交錯(cuò)的條帶狀分布.

(5) 中國(guó)大陸地區(qū)的主要地磁異常區(qū)位于滇東北地區(qū)、黑龍江及內(nèi)蒙古東部、新疆西北部、華北地區(qū)等.由于原始測(cè)點(diǎn)布設(shè)時(shí)參考了航磁異常資料，盡量避開了某些磁異常區(qū)，因此對(duì)于上述磁異常區(qū)的認(rèn)識(shí)可能需要空間密度更高的地磁數(shù)據(jù)的支持與參與.

(6) 對(duì)于蒙古境內(nèi)的巨大磁異常，需依賴新獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行檢驗(yàn)和修正，這一問題將另文討論.

致謝國(guó)家地磁臺(tái)網(wǎng)中心為本文數(shù)據(jù)處理提供地磁臺(tái)站觀測(cè)數(shù)據(jù)支持，安徽省地震局、云南省地震局、甘肅省地震局、河北省地震局、新疆維吾爾自治區(qū)地震局、黑龍江省地震局部分人員為本論文的撰寫提供了野外工作和臺(tái)站數(shù)據(jù)支持.國(guó)際地磁學(xué)與高空物理學(xué)協(xié)會(huì)(International Association of Geomagnetism and Aeronomy，IAGA)，國(guó)際地磁實(shí)時(shí)觀測(cè)網(wǎng)(International Real-time Magnetic Observatory Network，INTERMAGNET)，英國(guó)地質(zhì)調(diào)查局(British Geological Survey，BGS)，美國(guó)國(guó)家海洋和大氣管理局國(guó)家地球物理數(shù)據(jù)中心(National Geophysical Data Center, National Oceanic and Atmospheric Administration, NGDC-NOAA)提供數(shù)據(jù)及模型支持.

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(本文編輯何燕)

The geomagnetic field in China and neighboring regions for the 2010.0 epoch

CHEN Bin1, NI Zhe2, XU Ru-Gang3, GU Zuo-Wen1, YUAN Jie-Hao1, WANG Lei3

1InstituteofGeophysics,ChinaEarthquakeAdministration,Beijing100081,China2EarthquakeAdministrationofYunnanProvince,Kunming650224,China3EarthquakeAdministrationofAnhuiProvince,Hefei230031,China

AbstractThis work builds on the “Chinese Geomagnetic Reference Field-spherical cap harmonic model” and “Chinese Geomagnetic Reference Field-surface spline model” in the 2010.0 epoch using analysis with the spherical cap harmonic method and surface spline method. The results show that the spatial distribution of geomagnetic component described by “Chinese Geomagnetic Reference Field on 2010.0 epoch-spherical cap harmonic model” are largely similar to those by the “Chinese Geomagnetic Reference Field on 2005.0 epoch-spherical cap harmonic model” except slight differences in part of the region. For example, the negative territory increased for magnetic declination D and east component Y roughly; positive anomalies disappeared which mostly covered North China, South China and Northeast China, but a large negative area covering Northwest China remained for inclination I. Negative anomalies remained on a large scale except slight change in western Xinjiang and southeast coastal regions covered by positive anomalies for total intensity F and vertical component Z. The biggest change was the spatial distribution of horizontal component H and north component X. Large positive anomalies appeared in southeast China in the 2010.0 epoch, and in northern China appeared a positive east-west belt which was like a result of positive anomalies in the Pacific Ocean in the 2005.0 epoch moving westward. The “Chinese Geomagnetic Reference Field on 2010.0 epoch-surface spline model” indicates that the spatial distributions of magnetic declination D and east component Y were relatively tortuous, and the most obvious anomalies were located in Mongolia, next in the Northeast of Yunnan province, Northeast China, most of North China, and the Xinjiang region. The spatial structure of magnetic inclination I and the vertical component Z is relatively flat, in which the most obvious anomalies existed in Mongolia, followed by those near Manzhouli of Inner Mongolia. The most prominent anomalies of total intensity F and the horizontal component H and north component X were present near Manzhouli, followed by those in Xinjiang, Beijing and Tianjin vicinity and northeast of Yunnan province.

KeywordsGeomagnetic field； Spherical Cap Harmonic (SCH) model； Surface Spline (SP) model； China and neighboring regions

基金項(xiàng)目2012年度地震行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)項(xiàng)目“中國(guó)綜合地球物理場(chǎng)觀測(cè)——鄂爾多斯地塊周緣地區(qū)”(201208009)和2011年度國(guó)家科技計(jì)劃項(xiàng)目“遠(yuǎn)東地區(qū)地磁場(chǎng)、重力場(chǎng)及深部構(gòu)造觀測(cè)與模型研究”(2011DFB20120)聯(lián)合資助.

作者簡(jiǎn)介陳斌，男，1979年生，博士，副研究員，主要從事地磁測(cè)量及地磁研究工作.E-mail：champion_chb@126.com

doi:10.6038/cjg20160425 中圖分類號(hào)P318

收稿日期2015-01-30，2016-02-14收修定稿

陳斌， 倪喆， 徐如剛等. 2016. 2010.0年中國(guó)及鄰近地區(qū)地磁場(chǎng).地球物理學(xué)報(bào)，59(4):1446-1456,doi:10.6038/cjg20160425.

Chen B, Ni Z, Xu R G, et al. 2016. The geomagnetic field in China and neighboring regions for the 2010.0 epoch.ChineseJ.Geophys. (in Chinese),59(4):1446-1456,doi:10.6038/cjg20160425.