地磁静日变化（Sq）是地磁场一种主要的规则日变化[Campbell, 1989; Xu, 2003; Yamazaki, 2009]，它起源于位于高空110公里的电离层（外源）Sq电流体系，以及该电流在地下导电圈层产生的感应（内源）电流体系[Chapman and Bartels, 1940; Chapman, 1951; Kane, 1976; Xu, 2003]，在地表地磁台记录到的Sq变化是这两部分电流体系地磁效应的叠加。两部分Sq电流变化特征的研究一直是地磁学研究的一个基础课题，Matsushita and Maeda [1965] 使用全球三条经度链（其中一条为东亚-大洋洲链）的地磁台站观测反演了Sq内、外源电流体系，得出两部分电流体系有着显著的季节变化。由于台站数目限制，他们使用了包括高纬、中地纬和赤道的台站，使得反演的Sq电流体系中包含了高纬极光电急流和赤道电急流的影响。Yamazaki [2009;2022a;2011b] 反演计算了外源Sq电流强度年变化、半年变化各自在年均变化中的占比及其半球不对称性。对于以上日本-大洋洲扇区两部分电流体系变化特征的研究上的不完备，尤其关于内源电流体系变化研究的工作很少。本工作利用日本JMA、GSI以及国际地磁台网多个机构的多台站的观测数据进行Sq内、外电流反演，并系统分析了两部分电流体系季节变化特征的相同与不同，以及二者的相关关系。

    研究使用2008至2012年东亚-大洋洲扇区20个地磁台站（见图a）观测，利用球谐分析（SHA）建立了地磁Sq内、外源等效电流体系季节（D冬季、E分点、J夏季）模型（见图b、图c），分析模型电流涡中心参数（地方时T、纬度Φ、电流强度J）的季节变化特征表明(见图d、图e)：（1）从D到E再到J季节，内源和外源电流T均在北半球逐渐减小，即涡中心地方时从正午向午前移动；南半球则逐渐增大，即从正午向午后移动。（2）内源和外源电流涡中心电流强度J均为从半球冬季到分点季节再到半球夏季逐渐增强。内源电流增强的速率比外源电流的大。（3）外源电流Φ南半球有一定的季节变化，内源电流Φ则在北半球有着明显的季节变化。进一步的相关分析结果表明（见图f、图g），E季节内源与外源电流T相关最高，在D和J季节，二者的电流强度J相关最高。

(a)              (b)                    (c)

(d)                           (f)

(g)                           (h)

图（a）所用地磁台站分布图；（b）每年各季节外源Sq电流体系图像；（c）每年各季节内源Sq电流体系图像；（d）北半球外源（黑色曲线）和内源（红色曲线）电流涡中心参数地方时T、纬度Φ、电流强度J季节变化；（e）北半球外源（黑色曲线）和内源（红色曲线）电流涡中心参数地方时T、纬度Φ、电流强度J季节变化；(f)北半球内源和外源电流涡中心参数T、Φ、J的相关散点分布；(g)南半球内源和外源电流涡中心参数T、Φ、J的相关散点分布。

研究使用国际地磁台网（INTERMAGNET），日本气象厅（JMA），日本地球空间信息局（GSI）高精度地磁观测，台站覆盖中低纬地区大部分纬度，使模型结果给出了东亚-大洋洲经度链地磁Sq日变化的内源和外源电流体系较细致的结构，文章系统地分析了中低纬地区外源和内源电流体系的季节变化特征，并且得到二者季节变化不同的特征，弥补了该经度链Sq季节特征研究尚不完备之处，尤其是内源电流体系罕有前人相关研究工作。文章结果为地磁学增加丰富了相关理论知识，为相关领域研究提供了有参考价值的工作结果。内源电流体系变化特征为地下导电圈层导电性可能的研究奠定了基础。

    该研究成果发表于“Journal of Geophysical Research: Space Physics,

https://doi.org/10.1029/2021JA029113”。研究受“国家自然基金面上项目“基于盲源信号分离和机器学习的超低频地震地磁信号提取及特征分析研究”（NO. 41974083）”资助。

【文献引用】

Liu, X., Han, P., Hattori, K., Chen, H., Yoshino, C., Zhao, X., et al. (2021).Seasonal variation characteristics of geomagnetic Sq external and internal equivalent current systems in East-Asia and Oceania regions. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 126, e2021JA029113. https://doi.org/10.1029/2021JA029113

【作者简介】

刘晓灿，女，副研究员，理学博士，2008年06月毕业于中国科学院地质与地球物理研究所，空间物理学专业，现主要从事地磁学基础理论研究和地震-地磁相关现象研究。