APPLIED GEOPHYSICS
 
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应用地球物理  2019, Vol. 16 Issue (2): 154-160    DOI: 10.1007/s11770-019-0761-6
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基于协方差矩阵的地磁场急变特征提取研究
冯彦,姜云杉,顾嘉琳,徐凡,姜乙,刘爽
1 南京信息工程大学数学与统计学院,南京, 210044;
2 中国科学院空间天气学国家重点实验室,北京,
100190;
3 南京信息工程大学雷丁学院,南京, 210044
Geomagnetic jerk extraction based on the covariance matrix
Feng Yan, Jiang Yun-Shan, Gu Jia-Lin, Xu Fan, Jiang Yi, Liu Shuang
1. The College of Mathematics and Statistics, Nanjing University of Information Science & Technology, Nanjing 210044,China.
2. State Key Laboratory of Space Weather, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100190, China.
3. NUIST Reading Academy, Nanjing 210044, China
 全文: PDF (1079 KB)   HTML ( KB)   输出: BibTeX | EndNote (RIS)      背景资料
摘要 对43 个中国地区的地磁台站数据进行归一化处理后,选取了10 个质量较好的台站数据,通过计算其基于月均值的年变化以进行长期变化(SV)及地磁场急变(jerk)的研究,基于协方差矩阵分析了北向、东向及垂直特征方向的变化,发现在垂直方向受到较为明显的磁层环电流影响。为了获取干净的数据,我们计算了台站数据与全球模型——CHAOS-6 预测值的残差的协方差矩阵,提取并移除了源于磁层环电流的干扰部分(对应于最大特征值/特征向量)的影响,7 个欧洲地区的台站数据被选用进行比较及验证。结果显示协方差矩阵方法可较好地模拟Dst 指数,并能反映较为可靠的SV 情况。2014 年国内北向分量dX/dt 以及2003.5年东向分量dY/dt 的jerk 特征与欧洲台站垂直分量dZ/dt 的变化高度一致,相比较CHAOS-6,协方差矩阵方法可以显示更多的SV 细节。
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关键词地磁场   长期变化   协方差矩阵   地磁急变   CHAOS-6     
Abstract: We normalize data from 43 Chinese observatories and select data from ten Chinese observatories with most continuous records to assess the secular variations (SVs) and geomagnetic jerks by calculating the deviations between annual observed and CHAOS-6 model monthly means. The variations in the north, east, and vertical eigendirections are studied by using the covariance matrix of the residuals, and we find that the vertical direction is strongly affected by magnetospheric ring currents. To obtain noise-free data, we rely on the covariance matrix of the residuals to remove the noise contributions from the largest eigenvalue or vectors owing to ring currents. Finally, we compare the data from the ten Chinese observatories to seven European observatories. Clearly, the covariance matrix method can simulate the SVs of Dst, the jerk of the northward component in 2014 and that of the eastward component in 2003.5 in China are highly agree with that of Vertically downward component in Europe, compare to CHAOS-6, covariance matrix method can show more details of SVs.
Key wordsGeomagnetic field   secular variation   covariance matrix   jerk   CHAOS-6   
收稿日期: 2018-09-25;
基金资助:

本研究由国家自然科学基金(编号:41404053)及公益性行业(气象)科研专项(编号:GYHY201306073)联合资助。

通讯作者: 冯彦 (Email: frank_feng8848@163.com)     E-mail: frank_feng8848@163.com
作者简介: 冯彦,博士,副教授, 2011 年毕业于南京农业大学的土壤学专业。现工作于南京信息工程大学数学与统计方向:地磁场建模及应用。
引用本文:   
. 基于协方差矩阵的地磁场急变特征提取研究[J]. 应用地球物理, 2019, 16(2): 154-160.
. Geomagnetic jerk extraction based on the covariance matrix[J]. APPLIED GEOPHYSICS, 2019, 16(2): 154-160.
 
没有本文参考文献
[1] 冯彦,蒋勇. 千年尺度的中国大陆及邻近区域非偶极子磁场的时空变化研究[J]. 应用地球物理, 2017, 14(2): 314-321.
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