基于Swarm卫星磁测分析全球地磁场垂直梯度

安柏林

摘  要：本文基于Swarm卫星磁测数据，使用沿轨差分数据近似垂直向梯度的方法，计算并分析北向分量（X）、东向分量（Y）、垂直分量（Z）在全球的实测垂直梯度：△X⊥存在负异常中心，△Y⊥大致呈现南北展布，△Z⊥为东西走向。将强度值和空间分布与CHAOS-6模型得到的模型垂直梯度进行对比分析。结果表明，实测垂直梯度与模型垂直梯度的空间分布基本一致，具有相似的异常区和等值线走势，但是两者异常中心的位置和数值都存在差别。

关键词：Swarm卫星  地磁场梯度  CHAOS-6模型  沿轨差分

中图分类号：P315           文献标识码：A                  文章编号：1674-098X（2021）02（c）-0023-03

Analysis of the Global Geomagnetic Field Vertical Gradient Based on Swarm Satellites

AN  Bailin

（Shaanxi Earthquake Agency， Xi'an， Shaanxi Province， 710068 China）

Abstract： Based on the Swarm satellite magnetic survey data， this paper uses the method of approximating the vertical gradient along the orbital differential data to calculate and analyze the measured vertical gradients of the north component （X）， east component （Y）， and vertical component （Z） in the world： △X⊥ has a negative anomaly center， △Y⊥ roughly shows a north-south spread， and △Z⊥ is east-west. The intensity value and spatial distribution are compared and analyzed with the model vertical gradient obtained by CHAOS-6 model. The results show that the spatial distribution of the measured vertical gradient and the model vertical gradient are basically the same， and they have similar anomalous areas and contour trends， but there are differences in the positions and values of the anomaly centers between the two kinds of vertical gradients.

Key Words： Swarm satellites; Geomagnetic field gradient; CHAOS-6 model; Differential along track

地磁場垂直梯度图可以清晰地反映出地磁场在空间上的分布特征。对地磁场垂直梯度的研究一直备受各国学者的重视，以往国内学者的研究主要基于卫星数据建立的地磁场模型，采用微分的方式求得地磁场垂直向梯度，如安振昌等给出了使用球谐模型计算地磁场梯度的基本方法，根据国际地磁参考场IGRF1985模型分析了中国地区地磁场梯度的分布特点[1-2];康国发等研究了卫星磁测异常场的垂直梯度在中国及其邻区的分布特征[3-5]。国外学者在CHAOS系列模型的建立过程中，提出采用双卫星磁测差分数据近似地磁场梯度的方式，采用东西向梯度和南北向梯度获取岩石圈的高分辨率模型[6-7]。

上述研究为我们计算和分析全球Swarm卫星磁测垂直向梯度提供了信息和思路，本文重点通过Swarm双星磁测数据来计算全球的地磁场垂直向梯度，并将磁测垂直梯度与模型垂直梯度进行对比分析，为全球空间背景场提供更精确地数据。……