海水是一種高電導(dǎo)率的流體。不停運(yùn)動的海水因切割地磁場而產(chǎn)生感應(yīng)電流,從而產(chǎn)生感應(yīng)電磁場。本文從麥克斯韋方程出發(fā)推導(dǎo)了地磁場三分量作用下一維海流感應(yīng)磁場表達(dá)式,并分析了地磁場水平分量對海流感應(yīng)電磁場的影響。計(jì)算表明地磁場水平分量的影響隨緯度變化。在高緯度地區(qū)地磁場水平分量對海流感應(yīng)電磁場影響很小,而在低緯度地區(qū)它會對海流感應(yīng)電磁場產(chǎn)生明顯的影響。本文還分析了變化的海水電導(dǎo)率對海流感應(yīng)電磁場的影響。 

【文章來源】：中國海洋大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2020,50(08)北大核心CSCD

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【部分圖文】：

海流-地電模型

利用上一節(jié)所述計(jì)算方法及公式,計(jì)算北極附近某點(diǎn)(90°00′00″N,110°00′00″E)的海流感應(yīng)電磁場。基于國際地磁場模型WMM2015,計(jì)算得到該點(diǎn)地磁場水平分量為-543.2 nT,垂直分量為56 718.4 nT。利用本文方法可以得到該點(diǎn)地磁場三分量作用下的海流感應(yīng)電磁場振幅隨深度變化曲線,如圖2所示。為了驗(yàn)證前述方法和程序的正確性,圖2中也繪出了地磁場垂直分量作用下的海流感應(yīng)電磁場曲線[10]。圖中紅色曲線為地磁場垂直分量作用下的海流感應(yīng)電場和感應(yīng)磁場振幅隨深度變化曲線,藍(lán)色曲線為地磁場三分量作用下的海流感應(yīng)電場和感應(yīng)磁場振幅隨深度變化曲線。由圖2可知:

假定計(jì)算點(diǎn)的經(jīng)緯度為(20°00′00″N,110°00′00″E)。利用國際地磁場模型WMM2015計(jì)算得知,該點(diǎn)地磁場值水平分量為27 489.6 nT,垂直分量為28 335.5 nT。圖3繪出地磁場三分量作用下海流感應(yīng)電磁場振幅隨深度變化曲線。為了比較起見,圖3中也繪出了地磁場垂直分量作用下的海流感應(yīng)電磁場曲線。由圖3可知,兩種情形下感應(yīng)電磁場隨深度變化曲線的形態(tài)類似,但幅值相差較大。地磁場三分量作用下的海流感應(yīng)電場和磁場的最大值分別為2.271 5 μV/m和4.405 5 nT,但地磁場垂直分量作用下的海流感應(yīng)電場和磁場的最大值分別1.488 7 μV/m和2.880 1 nT,電場和磁場最大值降低了大約35%�？梢�,研究低緯度地區(qū)海流感應(yīng)電磁場時,地磁場水平分量的影響不應(yīng)被忽略。地磁場水平分量隨緯度增大而逐漸減小,其對海流感應(yīng)電磁場的影響也隨之減少。沿110°E經(jīng)度線,從赤道到北極,緯度每增加10°選取一個計(jì)算點(diǎn),分別計(jì)算每個點(diǎn)處地磁場垂直分量作用下和地磁場三分量作用下的海流感應(yīng)電磁場。首先利用國際地磁場模型WMM2015計(jì)算得到各觀測點(diǎn)的地磁場值,然后分別計(jì)算地磁場三分量和地磁場垂直分量作用下各個深度處的海流感應(yīng)磁場,選取各觀測點(diǎn)兩種情形下感應(yīng)磁場最大值,并計(jì)算其相對差。圖4為沿經(jīng)度線上地磁場三分量和地磁場垂直分量作用下的海流感應(yīng)磁場最大值相對差與地磁場三分量作用下海流感應(yīng)電磁場最大值之比。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]海洋背景磁場模擬計(jì)算及東中國海表層磁場分布[J]. 李洪平,張海濱.  海洋技術(shù). 2008(03)
[2]海流感應(yīng)電磁場的分析與計(jì)算[J]. 林春生,任德奎.  海軍工程大學(xué)學(xué)報(bào). 2003(04)
[3]典型海流磁場的數(shù)值模擬[J]. 陳標(biāo),祝傳剛,張鐵軍,賴忠干.  青島大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2001(02)

博士論文
[1]海洋電磁場的理論及應(yīng)用研究[D]. 張自力.中國地質(zhì)大學(xué)（北京） 2009



本文編號：3391753