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

【文章來源】：中國海洋大學學報(自然科學版). 2020,50(08)北大核心CSCD

【文章頁數(shù)】：6 頁

【部分圖文】：

海流-地電模型

利用上一節(jié)所述計算方法及公式,計算北極附近某點(90°00′00″N,110°00′00″E)的海流感應電磁場。基于國際地磁場模型WMM2015,計算得到該點地磁場水平分量為-543.2 nT,垂直分量為56 718.4 nT。利用本文方法可以得到該點地磁場三分量作用下的海流感應電磁場振幅隨深度變化曲線,如圖2所示。為了驗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電場和感應磁場振幅隨深度變化曲線,藍色曲線為地磁場三分量作用下的海流感應電場和感應磁場振幅隨深度變化曲線。由圖2可知:

假定計算點的經(jīng)緯度為(20°00′00″N,110°00′00″E)。利用國際地磁場模型WMM2015計算得知,該點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電磁場曲線。由圖3可知,兩種情形下感應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)海流感應電磁場時,地磁場水平分量的影響不應被忽略。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°選取一個計算點,分別計算每個點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電磁場。首先利用國際地磁場模型WMM2015計算得到各觀測點的地磁場值,然后分別計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磁場,選取各觀測點兩種情形下感應磁場最大值,并計算其相對差。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磁場最大值相對差與地磁場三分量作用下海流感應電磁場最大值之比。

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

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



本文編號：3391753