英语原文共 18 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
国际地磁参考场：第十一代
国际地磁和超高层大气物理学协会V-MOD工作组
概要：
第十一代国际地磁参考场在2009年12月由国际地磁和超高层大气物理学协会V-MOD工作组发布，
它用一个2005版确定下来的主磁场模型，2010年的主磁场模型，和一个2010.0-2015.0的长期线性预测模型， 来升级上一代的IGRF模型。在本文中，IGRF模型的方程和第11代球谐系数一起给出。2010版的磁偏角、磁倾角和总磁场强度，以及2010到2015年他们的预测趋势的图已经给出。南大西洋异常区，以及磁极位置的最近研究也给出了。
1 .介绍
国际地磁参考场（IGRF）是通过，计算从公元1990至今，大范围的，各主要区域的的海平面及其以上区域的磁场而建立起来的 数学模型，它由一群地磁领域的专家计算并修正，这些专家由国际地磁和超高层大气物理学协会V-MOD工作组资助，IGRF的基础数据是由卫星采集，地磁观测点采集，和从地磁研究资料中获得。IGRF被科学家（例如从事局部天气研究个局部地磁异常调查的科学家），商业组织，和经常使用地磁信息作为数据来源的个人使用。
地磁场核心主要由地核生成，变化缓慢，是以几十年为单位进行变化的，所以IGRF必须被不断修正，通常每5年修正一次，以此来更新数据，尽可能的保持准确，表1是前几代GIRF的细节摘要。每一代模型都由以5年为间隔的分模型组成。每一个模型都可能是最终版或是非最终版，一但一个分模型被最终确定下来，那么它便会成为“确定的地磁参考场（DGRF）”,并在它在后面的GRIF版本中将不再被修改。这些未确定的分模型被作为IGRF模型来参考。
Table 1. Summary of IGRF generations, their intervals of validity and related references.
需要注意的是已经产生的DGRF模型仅仅针对1945年之前的地磁场。有关IGRF历史的更详细的信息，读者可以咨询Barton (1997), Maus et al. (2005a) or Macmillan amp; Finlay (2010)，这篇文章的主要内容是最新的（第11代）研究成果。旧版本的IGRF可以从网络存档中获得，网址是http://www. ngdc.noaa.gov/IAGA/vmod/igrf_old_models.html.旧版本也有一定的用处，比如，对一些想要了解已经从数据库中淘汰的IGRF版本的工作者、想要恢复原始数据和利用最新参考场数据修正旧版本数据的人，它是有用的。
第11代IGRF（此后称为IGRF-11）是在2009年12月，被来自国际地磁和超高层大气物理学协会V-MOD工作组的一个专家组通过的，本文的目的是记录IGRF-11的发布内容，并且成为模型系数的永久版的出版记录，同时通过新修正的模型，简要的描述一下地球表面的地磁场的广泛特征。
2. IGRF模型的数学公式
在地球的海平面以上，IGRF模型表现为地磁场B(r , theta;，phi;，t)，它是由内部源产生的，并且由一个标量式V(r , theta;，phi;，t)推导出来的，然后我们可以得到B = -▽V，其中V是含高斯系数的有限、连续的映射。（按照惯例，给定单位：毫微特斯拉，下文中以nT代替）
这里r表示表示以公里为单位的到地球中心的径向距离，a=6371.2km是接近地球平均半径的磁参考球半径，theta;为以地球为中心的余纬（90o-纬度），表示东经。当地理坐标和地磁坐标转换时，建议使用，世界大地测量系统1984的 WGS-84基准（主轴径 A=6378.137km,扁球率1 / f为298.257223563），是n阶m次施密特标准化（半标准化）缔合勒让德函数（原文：Schmidt semi- (or quasi-) normalized associated Legendre functions of degree n and order m）(详见例子 Winch et al. 2005)）
最大球谐系数，根据有效的覆盖面积和观测质量来选择，使这个模型系数可以可靠地确定下来，对于IGRF-11，包含1995年版本数据的时候，N最多能够到10;之后它利用Oslash;rsted
和 CHAMP卫星提供的优秀数据，它可以达到13。
在IGRF模型中，高斯系数，在公元1900年到2010年，之间每5年为主磁场(MF)修正一次，在5年的时间间隔内，高斯系数使用如下线性表达式推导：
也同理可得。这里t是使用的时间（以年为单位），是5年单位中t之前的数据，例如，系数，单位为nT/yr，表示，在到区间内的平均第一次求导，即，在这段时间内的线性长期变化（SV），当主磁场模型在到的区间内存在，那么可以使用线性插补公式简单地计算。对最近5年度模型（IGRF-11模型的2010.0到2015.0）的有效平均预测系数SV（长期变化）是明确提供的。
地磁场的地心分量，在北向、东向、延径向向内方向（Xrsquo;,Yrsquo;和Zrsquo;）可以通过选取合适的模型系数，通过方程（1），在球极坐标下取V的梯度的适当分量来获取。
经常要求工作在大地坐标下，使用上文定义的“世界大地测量系统1984基准”。从地心坐标到地理坐标转换，从地心磁场分量（Xrsquo;,Yrsquo;和Zrsquo;）转换为地理磁场分量（X,Y和Z），
可以从方程（1）——（4）推导。通常，实际应用需要磁偏角D、磁倾角 I 、水平磁场强度H和磁场总强度F，他们能够通过下面关系由X，Y，Z计算得出。
3.第十一代IGRF
在2009年5月， IAGA下的V-MOD任命的IGRF-11任务组从候选模型中开始挑选，
确定的地磁基准场（DGRF）IGRF-11工作组在2009年5月,任命IAGA红利——锡安V-MOD呼吁候选人模型。候选人的地磁参考场(DGRF)2005.0时代,。对于一个临时的IGRF模型来说，需要一个预测的SV-0-2015 0-0的预测模型。日期是2009年10月初收到的。有7名候选人提交了DGRF时代2005.0和IGRF时代的MF模型。团队是由系统空间,丹麦,连同IPGP工人,法国,和GSFC-NASA,美国;B队是由NGDC /美国国家海洋和大气管理局,美国同事一起从德国,德国;团队C来自英国,英国;团队从IZMI D——跑,俄罗斯;团队E由EOST,法国,在同事协助下LPGN,IPGP躺,法国;团队F由IPGP,法国,与输入工人NGDC /美国国家海洋和大气管理局,美国和LPGN EOST躺,法国;团队G来自德国,德国。同样的团队还提供了候选的predic-SV模型，另外还有一个来自美国国家航空航天局和美国联合航空公司，以及英国利物浦大学的合作伙伴，在美国和英国的利物浦大学合作，总共有8个SV候选。
MF候选模型有一个最大的球形调和度N=13，而任务组则投票保留了预测SV模型的maxi-N=8。“日期”模型和非盟提供的简要描述。thors可以从网页http://www.ngdc.noaa获得。gov / IAGA vmod / candidatemodels.html。论文提供了候选模型的更完整的版本，并详细描述了任务小组的评估(类似于由毛s等人在2005年完成的对igrf-10进行的分析)将会出现在即将出版的地球、行星和太空的特刊中。
最后的igrf-11 MF模型采用了候选的加权方法计算，并预测了2010-2015年的预测SV模型。这些权重是由igrf-11任务小组的投票决定的，该小组基于从模型评估中收集的信息，在Finlay et al(2010)中有更多的细节记录。
高质量的，全球分布的，对地磁场的观测对于精确的IGRF的生产是至关重要的。所需的全面的obser-vse的集合包括一个重要的国际合作的努力。卫星测量的可用性，从冠军(Reigber等2002)，rsted(Neubert等2001)和sacc任务，以及天文台测量(在附录中见表A1)对igrf-11的重要性是至关重要的。
igrf-11保持不变，从igrf-10保持不变。模型的MF系数是在1900年到1995年之间的一个新时期，在0到1个月的时间里，到0。1个0。0和2010年的0。1。0。00，反映了候选模型的一致性(Finlay等人的2010)。那
预测SV系数四舍五入到最接近的0.1 nT 1。
注意,尽管正式的均方根(rms)错误DGRF 2005.0(基于contribut - ing候选人)的内部一致性只有1.0元,真正的错误,由于委员会不包括未建模错误来源在地壳和磁层,可能是接近5元。错误IGRF - 2010年预计将略大(大约10元),外推模型从提交2009年10月到2009年是必要的(洛斯2000年)。关于前预测的SV模型，对先前预测的回顾性分析显示，可能会出现20年的误差(Maus et al-2005b;
芬利et al . 2010年)。要进一步了解IGRF的局限性，以及在评估其准确性方面的困难，读者应该在http://www.ngdc.noaa.gov/iaga/vmod/igrfhw上发现IGRF的“健康警告”。
4.igrf-11模型系数和地图
n表2，列出了由igrf-11组成的施密特半规格化的球面谐波co-效率。值得注意的是，igrf-11是一个涵盖从1900.0到2015.0之间的区间的字段模型;在此期间，所有的MF系数在5-10年之间的时间间隔为5-10年，而预测的SV系数为2010.0-0，这是该模型的完整记录。对于预测SV的MF模型和nT 1来说，单位是nT。
模型。这些系数也可以在http://www.ngdc.noaa.gov/iaga/vmod/igrf.html的各种文件格式中使用，同时还可以使用软软件来计算磁场组件的时间和兴趣。igrf-11也可以从附录中列出的世界数据中心获得。
图1显示了2010年地球表面的赤纬、倾角和总强度的地图。这些量合起来，完全定义了矢量磁场。回想一下，一个纯极极的场会有两个ag音速线(0的轮廓线
D)在南北方向上运行，一个单一的赤道(我的轮廓线)从地理上的赤道移走了。相比之下，现在的地磁场具有更为复杂的形态。它有三个无偏线;一个经过大约南北美洲,位于亚洲的东部,继续沿着通过印尼和澳大利亚西部,以及一个向下通过欧洲中部向南扩展到肯尼亚前循环回向北通过印度。此外，D在一个横跨中、低纬度的大区域，从非洲东北部向东延伸至菲律宾群岛。图1中我在图1的中间面板上的地图显示了南美洲的倾斜赤道的一个特殊的偏转，这是我从地理南极向澳大利亚的最大偏移，也是从南非向西延伸的高舌头。图1在2010年的图1中所示的F图显示，区域强度最高的区域位于北半球的西伯利亚、南大洋和南半球的澳大利亚南部。也许最引人注目的特征是低场强度异常(与偶极场相比)，目前以巴西南部和巴拉圭为中心。这一特点经常被称为南大西洋的异常，众所周知，太空天气对近地电磁环境的影响(Gledhill 1976年，2002年的，2002年的，法比斯和雷茨)。
上面提到的所有特征都是来自于预防的全球野外模型的，它们已经存在了至少几年的时间，并且已经慢慢地发展到现在的形态(Jackson等人2000)。主场的当前演化是图2，图2显示了在2010年至2015年期间，平均年变化率(SV)的平均年变化率(SV)的预测。预测的D变化在太平洋地区是很小的，这与在大西洋半球长期以来的西域运动的延续是一致的。据预测，在低纬度地区，我的变化将是最大的，最大的负变化是在巴西东北部附近(接近赤道附近的赤道附近)，而最大的积极变化预计将发生在印度南部附近。考虑到F的预测变化，预测最大的下降将会发生在北美东部和南美南部。之后，南大西洋的异常现象继续深化和向西运动。F的最大增幅预计将发生在大西洋中部的赤道地区，
表2。第11代国际地磁参考领域。列出了施密特半规格化的球面谐波系数。notesla的系数n=1，13个单位为IGRF和确定的DGRF主场模型。n=1的系数n=1,8的系数是可预测的长期变化的。未定义的系数被标记为“-”，这些应该被设置为在数值计算中，如在http://www.ngdc.noaa.gov/iaga/vmod/igrf.html中可用的电子系数文件中。
南印度洋(非洲东南部)，以及包括伊朗、哈萨克斯坦、阿富汗、巴基斯坦和印度在内的地区。了解这些场域特征的未来演化，需要对液态铁外核的磁流体动力学过程有详细的了解。这样的过程目前只在一定程度上被理解，但却是许多积极研究的焦点(例如，奥尔森2007)。
从1900年以来，关于南大西洋异常的进一步发展的细节在图3中被展示(参见Macmillan等人的2009年)。左边的图显示了自1900年以来，南大西洋异常地区的最低磁场强度是如何降低的。自1940年
全文共6567字，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料
资料编号：[142647]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word
以上是毕业论文外文翻译，课题毕业论文、任务书、文献综述、开题报告、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。
