太平洋地區(qū)地球主磁場長期變化特征的研究

潘 瑩，高國明，王樹琴，張站穩(wěn)，楊 瀅

(云南大學(xué) 地球科學(xué)學(xué)院 地球物理系，云南 昆明 650500)

地球主磁場起源于地球核幔邊界的磁流體發(fā)電機(jī)過程，攜帶地球外核的電磁信息和物質(zhì)運(yùn)動(dòng)特性，是認(rèn)識無法達(dá)到的地球深部的重要地球物理場資料[1].根據(jù)球諧級數(shù)理論，主磁場由偶極子場和非偶極子場組成[2]，它的長期變化主要表現(xiàn)為偶極矩的變化、磁極移動(dòng)和倒轉(zhuǎn)、非偶極子場的西向漂移和急變等[3-5].研究主磁場長期變化的規(guī)律，對了解地球內(nèi)部物質(zhì)的性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)具有重要意義.

太平洋地區(qū)非偶極子場強(qiáng)度減小，形成“太平洋偶極子窗”[6].然而，關(guān)于“太平洋偶極子窗”的形成時(shí)間仍然存在爭議，對太平洋地區(qū)主磁場的時(shí)空演變的認(rèn)識不全面.例如，Bloxham等[7]認(rèn)為從17世紀(jì)開始太平洋地區(qū)主磁場長期變化緩慢，非偶極子場較弱.但是，Takesi等[8]的研究認(rèn)為太平洋地區(qū)主磁場的長期變化較快，非偶極子場較強(qiáng).因此，系統(tǒng)研究太平洋地區(qū)主磁場的長期變化是非常有必要的.本文根據(jù)最新的國際地磁參考場IGRF13（International Geomagnetic Reference Field 13）模型[9]，計(jì)算1900—2020年每隔5 a的太平洋地區(qū)地球主磁場，系統(tǒng)分析主磁場、偶極子場和非偶極子場的時(shí)間演變，以期對太平洋地區(qū)主磁場的長期變化有更全面的認(rèn)識.

1 計(jì)算方法和資料

1.2 計(jì)算方法在球坐標(biāo)系下，主磁場的磁位U的表達(dá)式[11]為：

再對磁位坐標(biāo)分量求偏導(dǎo)，并根據(jù)球坐標(biāo)分量和觀測點(diǎn)直角坐標(biāo)系分量之間的關(guān)系，可以得出主磁場的北向分量（X），東向分量（Y）和垂直分量（Z）的表達(dá)式：

式中：r、θ、λ分別為地心坐標(biāo)系下的地心距、地理余緯和地理經(jīng)度；a為地球的平均半徑，取值為6 371.2 km；和為球諧系數(shù)，cosθ為n階m次施密特形式的半標(biāo)準(zhǔn)化締合勒讓德函數(shù)；N為最大截?cái)嚯A數(shù)，在本文中N=13.根據(jù)各地磁要素之間的關(guān)系，其它4個(gè)地磁要素的總強(qiáng)度（F）、水平分量（H）、磁偏角（D）和磁傾角（I）分別為

根據(jù)球諧分析理論，n=1的球諧項(xiàng)表示磁偶極子場，n≥2的球諧項(xiàng)表示非偶極子場.本文的研究區(qū)域?yàn)?9°E～180°～78°W，85°S～65°N，計(jì)算網(wǎng)格為1°×1°.根據(jù)公式（2）～（4），以及其余4個(gè)磁場要素的總強(qiáng)度（F）、水平分量（H）、磁偏角（D）和磁傾角（I）的表達(dá)式，將IGRF13模型的球諧系數(shù)代入，得到太平洋地區(qū)的主磁場數(shù)據(jù).

圖1給出了2020年主磁場垂直分量（Z）的分布（a）～（c）以及偶極子場與主磁場的總強(qiáng)度（F）的比值（d）.從圖1可以看出，偶極子磁場和主磁場的強(qiáng)度和分布形態(tài)相近，說明偶極子磁場占主磁場的絕大部分，其形態(tài)決定了主磁場的分布；非偶極子磁場的形態(tài)截然不同于主磁場和偶極子磁場.與周邊強(qiáng)的磁場相比，太平洋地區(qū)的非偶極子磁場整體上較弱，形成“太平洋偶極子窗”.然而，在太平洋的中部（9°N附近）存在較強(qiáng)的非偶極子磁場，不符合“太平洋偶極子窗”.在太平洋地區(qū)總強(qiáng)度（F）的偶極子場所占主磁場比例小于1[圖1（d）]，表明在該地區(qū)存在較強(qiáng)的非偶極子場.盡管太平洋磁場以磁偶極子場成分為主，但是在某些地方，非偶極子場的貢獻(xiàn)不可忽略.因此，偶極子窗在太平洋地區(qū)存在差異性，有利于系統(tǒng)分析太平洋地區(qū)主磁場的長期變化，對深入認(rèn)識該地區(qū)的主磁場的時(shí)空演變規(guī)律有重要意義.

圖1 2020年主磁場垂直分量（Z）的分布以及偶極子場與主磁場的總強(qiáng)度（F）的比值Fig.1 Distribution of the vertical component (Z) and ratio between the dipole field and the main magnetic field of the total intensity(F) in 2020

2 1900年和2020年的太平洋地區(qū)主磁場的空間分布特征

筆者計(jì)算了1900—2020年每隔5 a的主磁場的分布.為節(jié)約篇幅，本文只給出1900年和2020年太平洋地區(qū)的主磁場分布（圖2）.由圖2可以看出，太平洋地區(qū)主磁場7個(gè)要素磁場分布相比其他的強(qiáng)度要素，東向分量（Y）和磁偏角（D）的長期變化較緩慢，水平分量（H）和北向分量（X）、垂直分量（Z）和磁傾角（I）的空間分布形態(tài)相近.因此，本文重點(diǎn)分析主磁場總強(qiáng)度（F）、水平分量（H）、垂直分量（Z）3個(gè)要素的長期變化.

例5 (新編題)吸收工業(yè)尾氣SO2和NO可獲得Na2S2O4和NH4NO3產(chǎn)品,其中關(guān)鍵的一步是在圖5所示裝置中完成的(Ce為鈰元素),已知電解過程中濃度沒有變化。

太平洋地區(qū)的磁場分布近似于地心磁偶極子場的分布.F、Z和I在太平洋中部（赤道附近）最小，向兩邊逐漸增大；H和X在太平洋中部（赤道附近）最大，向兩邊逐漸減??；Y和D在太平洋地區(qū)變化較小，分別大約為6°和10°.

比較1900年和2020年太平洋地區(qū)主磁場的分布，發(fā)現(xiàn)兩者的空間展布存在明顯的差異.其中，F(xiàn)、H、X均表現(xiàn)出明顯的漂移，H和X的西漂速率分別為0.61°/a和0.66°/a，F(xiàn)分量表現(xiàn)為東漂，東漂速率為0.21°/a.Z分量的零等值線(稱磁赤道）在南北方向緩慢漂移，在東西方向上的變化相對較快，在北半球以0.08°/a向東漂移，在南半球以0.16°/a向西漂移.Y分量和D分量在太平洋地區(qū)緩慢漂移，Y分量的西漂速率為0.05°/a，在120 a期間D分量在東太平洋向西移動(dòng)，而在西太平洋向東移動(dòng)，漂移速率為0.08°/a.因此，太平洋地區(qū)主磁場存在明顯的長期變化.

圖2 1900年和2020年太平洋地區(qū)主磁場7要素的分布Fig.2 Distribution of main magnetic field 7 elements in the Pacific region in 1900 and 2020

3 太平洋地區(qū)主磁場的長期變化特征

對比不同年代的主磁場圖，可以清楚地發(fā)現(xiàn)，地磁圖的磁異常區(qū)的中心、零等值線等存在長期變化.地磁場長期變化的速率，可以由磁異常區(qū)的中心或零等值線等特殊等值線的漂移速率確定.由磁異常區(qū)中心的漂移確定的速率，代表磁異常區(qū)的漂移速率；由特殊等值線確定的速率，代表此等值線所在經(jīng)緯度磁場的漂移速率.因此，兩者確定的速率會(huì)出現(xiàn)不一致現(xiàn)象.本文從這兩方面給出地磁場長期變化的速率.表1（數(shù)據(jù)見支撐信息附錄）列出了1900—2020年每隔5 a太平洋地區(qū)主磁場南太平洋的磁異常中心位置和強(qiáng)度（圖3）.這些磁異常區(qū)各個(gè)年代相對于1900年的強(qiáng)度變化系數(shù)K如圖3（c）所示，K值大于1表示磁異常中心強(qiáng)度增加，K值小于1表示磁異常中心強(qiáng)度減少.

3.1 總強(qiáng)度（F）的長期變化特征如圖2（a）所示，1900年磁場總強(qiáng)度（F）在太平洋地區(qū)形成了一個(gè)分布在南太平洋的正磁異常和一個(gè)分布在中太平洋的負(fù)磁異常.磁場總強(qiáng)度（F）強(qiáng)度值隨緯度增加而增加，至2020年磁場空間分布形態(tài)有明顯差異，120 a期間正磁異常向太平洋地區(qū)的西北移動(dòng)，負(fù)磁異常向太平洋地區(qū)的高緯移動(dòng).為了清晰地顯示2個(gè)磁異常區(qū)對太平洋地區(qū)主磁場長期變化的影響，圖4（a）給出了F的1900—2020年的等值線P值為32 μT隨時(shí)間的變化，黑色粗線代表1900年等值線，紅色粗線代表1905年等值線，藍(lán)色粗線代表2020年等值線，綠色細(xì)線代表1905—2015年期間每間隔5 a的等值線（以下相關(guān)等值線圖均按1900—2020年每間隔5 a畫出）.從圖4（a）中可以看出，F(xiàn)在南北半球都有分布，在南半球隨時(shí)間的變化比北半球大.在北半球以0.07°/a向北移動(dòng)，在南半球以0.16°/a向南移動(dòng)，1900—2020年期間以0.21°/a向東漂移.1900—1905年期間快速東漂，從111°E漂移到130°E，漂移速率達(dá)到3.8°/a.

圖3 1900—2020年主磁場總強(qiáng)度（F）、水平分量（H）的磁異常中心的長期變化Fig.3 The secular variation of magnetic anomaly center of total intensity (F) and horizontal component (H) from 1900 to 2020

1900年F在南太平洋的正磁異常[圖3中用SPC（F）表示]跨越了太平洋南部的廣大地區(qū)[圖2（a）].1900—1975年期間，磁異常中心由71.5°S向北漂移到62.9°S；1980—2020年期間，磁異常中心的緯度保持不變，位于60.8°S，緯度上漂移速率為0.09°/a.異常中心的經(jīng)度由1900年的166.4°E向西漂移到2020年的136.7°E，漂移速率為0.25°/a.其中，1900—1905年期間向西漂移，由1900年的166.4°E變化為1905年的157.9°E，向西漂移了8.5°，漂移速率為1.7°/a.正磁異常中心強(qiáng)度整體上逐年減弱，由1900年的58.69 μT減弱為2020年的56.22 μT，平均年變率為-0.02 μT/a[表1，圖3（c）].

3.2 水平分量（H）的長期變化特征1900年水平分量（H）在太平洋地區(qū)同樣形成了2個(gè)磁異常[圖2（c）]，正磁異常在太平洋地區(qū)的展布范圍大，負(fù)磁異常的中心位置為149.4°E ，71.5°S.H的磁場強(qiáng)度值在赤道附近最大，隨緯度增加而減小，至2020年H的磁場空間展布存在差異，2個(gè)磁異常整體上都呈現(xiàn)出西漂特征.為了清晰地顯示2個(gè)磁異常區(qū)對太平洋地區(qū)主磁場長期變化的影響，圖4（b）給出了H的1900—2020年的等值線P值為27 μT隨時(shí)間的變化，可以看出H在南北半球均有分布，南半球的時(shí)間變化差異比北半球大，分別以0.07°/a和0.02°/a向赤道移動(dòng).1900—2020年期間，在西太平洋其形態(tài)沒有太大變化，但在東太平洋，緯度上的長期變化表現(xiàn)為兩邊向赤道移動(dòng)，同時(shí)在經(jīng)度上快速西漂，從東太平洋漂移到了中太平洋，西漂速率達(dá)到0.61°/a.

1900年H中的負(fù)磁異常區(qū)在南太平洋的展布范圍較小[圖3用SPC（H）表示]，東西角距約150°，南北角距約50°[圖2（c）].1900—1975年期間，磁異常中心緯度由71.5°S向北漂移到67.2°S；1980—2020年期間，磁異常中心緯度除了1995—2000年由65.1°S向南移動(dòng)到65.7°S，其余年代保持不變，磁異常中心緯度均位于65.1°S.1900—2020年期間，其緯度上的漂移速率為0.05°/a.異常中心的經(jīng)度由1900年的149.4°E大致向西漂移到2020年的139.7°E，向西漂移了9.7°，漂移速率為0.08°/a.1960—1965年和2000—2020年分別出現(xiàn)快速東漂和緩慢東漂，漂移速率分別為0.42°/a和0.15°/a.

圖3 （c）中主磁場H的南太平洋負(fù)磁異常中心的強(qiáng)度呈現(xiàn)增大和減小交替出現(xiàn)的情況，該異常中心強(qiáng)度從1900年的-0.37 μT變化為2020年的-0.4 μT.120 a期間其異常中心強(qiáng)度呈現(xiàn)正弦函數(shù)變化，存在約3.5個(gè)波長，暗示了H的南太平洋負(fù)磁異常中心強(qiáng)度的長期變化有約30～40 a的周期[表1，圖3（c）].

3.3 垂直分量（Z）的長期變化特征主磁場垂直分量（Z）的分布圖中[圖2（i）～（j）]，1900年和2020年Z的磁場空間形態(tài)分布相近且較規(guī)則，沿東西走向分布.零等值線在赤道南北移動(dòng)，磁場強(qiáng)度在太平洋中部（赤道附近）最小，向南北兩邊逐漸增大.

為了清晰地顯示出Z的零等值線隨時(shí)間的變化，圖4（c）給出了其1900—2020年的時(shí)間演變圖.由圖4（c）可以看出，在中太平洋B點(diǎn)（147°W，2°S）以西的AB兩點(diǎn)之間，Z在北半球以0.08°/a向東漂移，在緯度上向北移動(dòng)，速率為0.02°/a；在B點(diǎn)（147°W，2°S）以東BC兩點(diǎn)之間，Z在南半球以0.16°/a向西漂移，緯度上向南移動(dòng)，速率為0.03°/a.

3.4 偶極子磁場和非偶極子磁場的長期變化主磁場的長期變化表現(xiàn)為偶極子磁場和非偶極子磁場的長期變化，雖然偶極子磁場強(qiáng)度占主磁場強(qiáng)度的絕大部分，但在時(shí)間變化上，非偶極子磁場部分遠(yuǎn)遠(yuǎn)快于偶極子磁場部分.圖5給出了偶極子場總強(qiáng)度（F）的1900—2020年的等值線P值為33 μT隨時(shí)間的變化.由圖5可以看出，該條等值線跨越了東、中、西太平洋地區(qū)，近似關(guān)于磁赤道對稱分布.120 a期間，偶極子磁場向高緯移動(dòng)，在南半球移動(dòng)的速率為0.08°/a，在北半球移動(dòng)的速率為0.07°/a.在東西方向上，偶極子磁場表現(xiàn)為緩慢西漂，西漂的平均速率為0.03°/a，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于0.2°/a全球西漂的平均速率.

圖5 1900—2020年太平洋地區(qū)偶極子場總強(qiáng)度（F）的33 μT等值線的長期變化Fig.5 The secular variation of 33 μT contour of the dipole field total intensity (F) in the Pacific region from 1900 to 2020

由于太平洋地區(qū)的偶極子磁場的長期變化緩慢，我們重點(diǎn)分析非偶極子磁場的長期變化，分別從北向分量（X）、東向分量（Y）和垂直分量（Z）的零等值線的時(shí)間演變（圖6）和垂直分量（Z）的各個(gè)磁異常中心的漂移和強(qiáng)度變化進(jìn)行分析（表2數(shù)據(jù)見支撐信息附錄和圖7）.由于東向分量（Y）和垂直分量（Z）的零等值線在1900年的分布截然不同于其它年份，而1905—2020年的分布較規(guī)則，所以圖6（b）～（c）的東向分量（Y）和垂直分量（Z）的零等值線的長期變化從1905年開始.圖6（a）給出非偶極子場北向分量（X）的零等值線隨時(shí)間的變化，可知其跨越了東太平洋的大部分地區(qū)和中太平洋、南太平洋和西太平洋的局部地區(qū).X分量在東太平洋的變化最快，而在中、南、西太平洋變化較慢.X分量在東太平洋向西南移動(dòng)，西漂速率為0.21°/a.圖6（b）清晰地顯示了東向分量（Y）隨時(shí)間的變化特點(diǎn)，紅色粗線表示1905年Y分量的零等值線，可以看出在中、北、西太平洋地區(qū)均有分布，在中太平洋隨時(shí)間的變化最快，在北太平洋和西太平洋變化較慢.在中太平洋Y分量向西北移動(dòng)，西漂速率為0.17°/a.Y分量的零等值線在北太平洋D點(diǎn)（156°W，34°N）以北向東北方向扭曲，表現(xiàn)為向東南緩慢移動(dòng)（圖8），以0.06°/a的速率向東漂移.

圖6 太平洋地區(qū)非偶極子場北向分量（X）、東向分量（Y）、垂直分量（Z）的零等值線的長期變化Fig.6 The secular variation of the zero contours of north component (X), east component (Y) and vertical component (Z) of non-dipole field in the Pacific region

圖7 1900—2020年非偶極子場垂直分量（Z）的磁異常中心的長期變化Fig.7 The secular variation of magnetic anomaly center of vertical component (Z) of non-dipole field from 1900 to 2020

從2020年非偶極子垂直分量（Z）的磁場分布[圖1（c）]也可以看出，垂直分量（Z）在太平洋地區(qū)形成了2個(gè)主要的磁異常.其中，一個(gè)異常位于南太平洋，為負(fù)異常區(qū)；另外一個(gè)異常位于東亞，為正異常區(qū).為了研究磁異常中心的漂移與強(qiáng)度變化，表2列出了1900—2020年每間隔5 a的非偶極子場垂直分量（Z）的磁異常中心位置和強(qiáng)度（圖8）.同樣這些磁異常區(qū)各個(gè)年代相對于1900年的強(qiáng)度變化系數(shù)K如圖7（c）所示，K值大于1表示磁異常中心強(qiáng)度增加，K值小于1表示磁異常中心強(qiáng)度減少.垂直分量（Z）的零等值線隨時(shí)間的變化如圖6（c）所示，紅色粗線表示1905年垂直分量（Z）的零等值線，可以看出Z的零等值線在1905—2020年期間分布較規(guī)則，跨越了東太平洋的大部分地區(qū)和太平洋北部、中部以及西部的局部地區(qū).Z在東太平洋向西南移動(dòng)，西漂速率為0.23°/a.

圖8 太平洋地區(qū)1905—2020年非偶極子場東向分量（Y）的零等值線的長期變化Fig.8 The secular variation of the zero contour of non-dipole field east component (Y) in the Pacific region from 1905 to 2020

我們再對Z分量中的2個(gè)磁異常區(qū)進(jìn)行詳細(xì)分析，2020年Z在太平洋及周邊地區(qū)形成的正磁異常區(qū)位于東亞[圖7用EA（Z）表示]，東西角距約140°，南北角距約70°[圖1（c）].在1900—2020年期間該正異常中心位置的變化不大，異常中心的強(qiáng)度逐年增加.1900—2020年期間磁異常中心在緯度上除了1945—1950年緩慢向北移動(dòng)外，整體上表現(xiàn)為緩慢向南移動(dòng)，由1900年的41.6°N向南移動(dòng)至2020年的37.3°N，速率為0.04°/a.1900—1905年期間該正磁異常中心在經(jīng)度上以1.3°/a向東漂移，1905—2020年期間以0.04°/a緩慢向西漂移，經(jīng)度位置由1905年的104.9°E變?yōu)?020年的100.6°E.該磁異常中心的強(qiáng)度以0.04 μT/a的速度快速增長，由1900年的13.52 μT增加為2020年的18.18 μT[表2，圖7（c）].

另外一個(gè)負(fù)磁異常區(qū)位于南太平洋[圖7用SPC（Z）表示]，角距半徑約60°[圖1（c）]，異常中心的強(qiáng)度逐年增加.1900—2020年期間該磁異常中心在緯度上向北向南移動(dòng)交替出現(xiàn)，速率為0.09°/a.其中，1920—1925年期間該異常中心快速向北移動(dòng)，由1920年的65.1°S變化為1925年的48°S，漂移速率達(dá)到3.4°/a.1900—2020年期間該磁異常中心在經(jīng)度方向上向東向西漂移交替出現(xiàn)，但整體上以西漂為主，異常中心從1900年的166.1°W漂移至2020年的134.6°E，向西漂移了59.3°，西漂速率達(dá)到0.49°/a.1900—1905年向東漂移，東漂速率為1.3°/a；1905—1940年向西漂移速率為0.06°/a，其中1920—1925年以10.7°/a快速西漂，而1940—2020年期間該異常中心在經(jīng)度方向上以0.08°/a向東向西緩慢變化，平均位置為138.8°E.該負(fù)磁異常中心的強(qiáng)度變化最快，強(qiáng)度絕對值以0.06 μT/a速度增加，由1900年的-10.29 μT變化為2020年的-16.97 μT[表2，圖7（c）].

4 討論和結(jié)論

4.1 討論太平洋地區(qū)磁場表現(xiàn)為強(qiáng)偶極子場和變化較快的非偶極子場，以磁偶極子場成分為主，形成了“太平洋偶極子窗”.1900—2020年期間太平洋地區(qū)偶極子場總強(qiáng)度（F）的西漂速率較緩慢，僅為0.03°/a，因此1900—2020年“太平洋偶極子窗”一直存在.非偶極子場北向分量（X）、垂直分量（Z）變化較快，西漂速率分別為0.21°/a和0.23°/a，均接近全球非偶極子西漂的速率0.2°/a，因此非偶極子場對主磁場的長期變化有顯著的影響.

太平洋地區(qū)主磁場各分量的漂移速率存在明顯差異.從圖3可以看出，主磁場總強(qiáng)度（F）東西方向的漂移很弱，以南北方向漂移為主；水平分量（H）東西方向和南北方向的漂移均比較明顯，西漂的平均速率為0.61°/a；垂直分量（Z）在南北方向的漂移緩慢，而東西方向的漂移相對較快.F、H、Z南北方向的漂移速率在南、北半球分別為0.16°/a和0.07°/a、0.07°/a和0.02°/a、0.03°/a和0.02°/a.這說明主磁場F的南北方向的漂移H的貢獻(xiàn)比Z大.主磁場X西漂的平均速率為0.66°/a，所以H東西方向的漂移主要由X決定.偶極子場總強(qiáng)度（F）的漂移速率最小，西漂速率僅為0.03°/a，原因可能是在太平洋地區(qū)偶極子場對主磁場的貢獻(xiàn)大，偶極子場成分的漂移緩慢導(dǎo)致了主磁場的漂移緩慢.

主磁場和非偶極子場的磁異常中心在東西方向上的漂移分為2類，第1類是向西漂移，第2類是有時(shí)東漂，有時(shí)西漂，各個(gè)異常中心的位置變化表現(xiàn)為不規(guī)則的現(xiàn)象.主磁場總強(qiáng)度（F）的南太平洋磁異常區(qū)SPC（F）表現(xiàn)為第1類磁異常，異常中心從1900年位置（166.4°E，71.5°S）漂移至2020年位置（136.7°E，60.8°S）處，向西漂移了29.7°，西漂速率為0.25°/a；第2類磁異常包括主磁場水平分量（H）的南太平洋磁異常區(qū)SPC（H）、非偶極子磁場垂直分量（Z）的東亞磁異常區(qū)EA（Z）和南太平洋磁異常區(qū)SPC（Z）.這3個(gè)磁異常整體上以西漂為主，西漂速率分別為0.08、0.04、0.49°/a.主磁場水平分量（H）的南太平洋磁異常區(qū)SPC（H）在1960—1965年和2000—2020年期間分別快速東漂和緩慢東漂，漂移速率分別為0.42°/a和0.15°/a；非偶極子磁場垂直分量（Z）的東亞磁異常區(qū)EA（Z）在1900—1905年期間以1.3°/a向東漂移，南太平洋的磁異常區(qū)SPC（Z）在1900—1905年同樣以1.3°/a向東漂移，1905—1940年以0.06°/a向西漂移.其中，1920—1925年以10.7°/a快速西漂，1940—2020年期間以0.08°/a交替向東向西緩慢變化.

太平洋地區(qū)主磁場總強(qiáng)度（F）、水平分量（H）和垂直分量（Z）的緯度漂移速率在南北半球存在差異，北半球漂移比南半球緩慢，F(xiàn)、H和Z的漂移速率在北半球分別為0.07、0.02°/a和0.02°/a，而在南半球則為0.16、0.07°和0.03°/a，這3個(gè)地磁要素的南半球漂移速率均大于北半球.偶極子場的總強(qiáng)度（F）在南、北半球的緯度漂移速度分別為0.08°/a和0.07°/a.非偶極子場垂直分量（Z）的東亞磁異常區(qū)，緯度上的漂移速率僅為0.04°/a，而在南太平洋的磁異常區(qū)在緯度上的漂移則較快，漂移速率為0.09°/a.不難看出，主磁場的漂移在北半球變化緩慢，南半球變化較快，反映主磁場在南北半球的非對稱性[12].1832年Gubbins等[13]開始有對于地磁場強(qiáng)度分量的系統(tǒng)觀測，認(rèn)為各個(gè)磁異常的強(qiáng)度在不斷變化.主磁場總強(qiáng)度（F）的南太平洋磁異常SPC（F）強(qiáng)度呈現(xiàn)逐年減弱（平均年變率為-0.02 μT/a）.其它3個(gè)磁異常強(qiáng)度大致呈現(xiàn)增強(qiáng)趨勢，磁異常強(qiáng)度增加最快的是非偶極子場垂直分量（Z）的南太平洋磁異常SPC（Z）（平均年變率為0.06 μT/a），其次是非偶極子場垂直分量（Z）的東亞磁異常EA（Z）（平均年變率為0.04 μT/a），主磁場水平分量（H）的南太平洋磁異常增加最慢SPC（H）（平均年變率為0.000 3 μT/a）.

對于非偶極子場東向分量（Y），1905—2020年期間，其零等值線在北太平洋約34°N以北向東北方向扭曲，在中太平洋的變化比在北太平洋變化快.在中太平洋向西北移，西漂速率為0.17°/a，在北太平洋向東南移，東漂速率僅為0.06°/a.Ma等[14]研究發(fā)現(xiàn)，在核幔邊界附近，北太平洋的30°N和45°N之間存在著古代俯沖板塊物質(zhì)的殘余，東向分量（Y）的零等值線在北太平洋34°N發(fā)生扭曲，原因可能與太平洋北部在核幔邊界處存在的古板塊的俯沖過程有關(guān).

4.2 結(jié) 論本 文 利 用 最 新 的 國 際 地 磁 參 考 場IGRF13模型，分析了1900—2020年太平洋地區(qū)地球主磁場的長期變化，得出以下結(jié)論.

（1）1900—2020年太平洋地區(qū)主磁場以磁偶極子場成分為主，其空間展布符合“太平洋偶極子窗”的分布特征.120 a期間偶極子場長期變化緩慢，使得太平洋地區(qū)主磁場的長期變化緩慢.

（2）西向漂移是地磁場長期變化最重要的特點(diǎn)之一，而在太平洋地區(qū)非偶極子場垂直分量（Z）、北向分量（X）的西向漂移較快.主磁場的漂移在北半球變化緩慢，南半球變化較快，表現(xiàn)出了南北半球的非對稱性.120 a期間主磁場水平分量（H）的南太平洋負(fù)磁異常中心強(qiáng)度的變化軌跡呈現(xiàn)正弦函數(shù)變化，暗示了該磁異常中心強(qiáng)度的長期變化有約30～40 a的周期.

（3）太平洋地區(qū)主磁場的長期變化顯示地磁場的長期變化是復(fù)雜的，尤其表現(xiàn)在非偶極子場東向分量（Y）上.Y分量的零等值線在北太平洋約34°N以北向東北方向扭曲，原因可能與太平洋北部的30°N和45°N之間在核幔邊界處存在古板塊的俯沖過程有關(guān).