佘山地磁台始建于1874年，至今已有近150年的观测历史，是我国最早的地磁观测站，也是世界上为数不多的拥有如此长观测历史的台站之一。长期连续高质量的地磁观测资料是磁场建模、长期变等研究极其宝贵的资源。然而由于历史条件的限制一些数据仍被存储在纸介质、磁带或软盘上，无法为科学研究直接提供服务，而且受存储条件的限制，随时面临着遭受损坏的危险。因此尽可能地拯救这些历史资料并做好质量控制和分析工作尤为重要和必要。

中国地震局地球物理研究所张素琴副研究员等采取了一系列措施对佘山地磁台历史观测资料进行抢救与质量控制，并对获得的数据进行应用分析：

1. 历史资源抢救：收集1933年以来分散在不同地方以不同形式存储的佘山台时均值及文档资源；对收集到的资源进行清理、筛选和整合；对纸质文档拍照，采用字符识别软件和人工录入的方式进行数字化；不同格式的数据通过转换后以统一格式存储在数据库中提供研究应用。
2. 质量控制和分析矫正，确保数据完整可靠：对入库数据的一阶差分值进行公差测试检测出异常值，再通过与地磁ap指数和Dst指数的相关性检验排除磁扰产生的伪异常值，从而确定真正的“问题数据”。通过检索元数据来核实问题产生的原因，对于可以确定原因的，利用数学方法进行修正；不能确定原因的，进行数据flag标识，提示科学家谨慎使用。对于矫正后的数据，通过与参考站数据及磁场模型COV-OBS理论值对比分析，检验数据的日变化精度和长期变稳定性。
3. 数据应用分析：①通过对长期变序列的分析，进一步确认了近百年来9个地磁急变事件在我国台站的存在，尤其为1950、1971、1978年发生的急变是全球性事件提供了新证据。急变在我国发生时间普遍偏晚，进一步验证了产生jerk的地核流体波到达中国地区的时间确实要晚于其他地区。②分析表明佘山台记录到了历史上著名的42次特大磁暴事件，为中纬度磁暴特征的研究积累了珍贵的数据资料。

图1 近百年来佘山台记录到的9次地磁急变事件

图2 发生在1958年的超大磁暴，这是近百年来我国地磁台记录到的最大磁暴事件

佘山台地处中纬度区，位于环电流中心区域，其日变观测资料对于开展磁暴特征研究、空间天气预报研究具有重要科学价值；本项工作获得的佘山台数据集是我国地磁台站迄今为止最长的有效时间序列，是开展地磁学相关研究的宝贵资源，尤其对于研究地磁场长期变化以及磁场建模具有重要价值。

1950、1971、1978年地磁急变事件的发现，进一步证实此三次急变事件在中国台站的存在，尤其是1950年的急变事件在我国地磁台站尚属首次发现，对于确认该事件的全球性特征具有重要意义。本项工作获得的佘山台历史数据急变是地磁场长期变化的主要特征，研究表明jerk与地球日长变化（LOD）的周期性变化存在一定的对应关系，急变可能会导致LOD延长。如果将数据应用到急变预测模型的构建和研究中，对于深入了解地球磁流体动力学问题具有重要意义。

本研究还表明，利用一阶差分公差测试，结合地磁活动性指数检验，是鉴别数据序列中异常值的一种行之有效的方法，后续将应用到全国地磁站网的数据质量监控中。

研究成果2022年11月24日发表于学术期刊《Earth System Science Data》（Zhang, S., Fu, C., Wang, J., Zhu, G., Chen, C., He, S., Guo, P., and Chang, G.: Rescue and quality control of historical geomagnetic measurement at Sheshan observatory, China, Earth Syst. Sci. Data, 14, 5195–5212, https://doi.org/10.5194/essd-14-5195-2022, 2022.）。受国家重点研发计划项目(2017YFC1500205)、国家自然科学基金项目(41974073), 中国民用航天技术预研项目 （D020308）共同资助。

【作者简介】

张素琴，副研究员，2004年毕业于中国地震局地球物理研究所，获得空间物理学硕士学位，现工作于中国地震局地球物理研究所国家地磁台网中心。长期从事全国地磁台网数据质量监控、地磁场长期变化及变化磁场方面的研究工作。