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地磁场是地球的基本物理场之一,也是地球内部物理研究中的一项重要内容,地磁场的起源、发展和演化与地球内部的动力学过程密切相关。因此,对它的研究可以反映地球内部的电磁性质和地核中的磁流体动力学过程。而传统固体地球物理学与信息技术相结合已经具有发展成为新的交叉学科的动向-地球物理信息学(Geophysical Informatics)。它的研究内容目前主要包括:地球物理信息化平台、地球物理数据信息处理、变换、正反演基础和理论、地球物理数字化数据存储和利用、地球物理模拟、仿真和可视化等等。本论文在建设地球物理数据共享网络平台的基础上,以地磁场模型网络可视化为题,将中国地区地磁场模型和国际地磁参考场模型与网络可视化相结合,有助于直观地研究全球磁场的起源和演化,具有重要的科学意义与应用价值。
在研究过程中,首先利用Oracle数据库、Apache、Tomcat Web Server、JSP网络编程语言等先进的软件技术建立起地球物理数据共享网络平台,该系统运行稳定良好,中心拥有的地球物理数据陆续通过此平台对外提供服务。其次,以此为基础,对中国地区地磁场模型(CGRF)和国际地磁参考场模型(IGRF)进行了可视化研究,开发出了适用于地磁要素可视化应用的KML生成工具箱,通过本研究,得出以下结论:(1)地磁场在不同地区的西漂速度存在明显差异,最明显的西漂发生在大西洋、欧洲和美国,而东太平洋、西亚、加拿大、澳大利亚几乎没有西漂;(2)澳大利亚、南大西洋、非洲和欧亚4个异常区的地磁场强度有明显增加,而北美和北大西洋两个异常区的强度则显示了减小的趋势;(3)1900-1980东亚大陆磁异常漂移分为两个阶段:1900-1930为较快的西漂;1930-1980为西北向漂移;(4)新发现1980年后东亚大陆磁异常漂移有两个阶段:(1)1980以后转为东漂;(2)2005年以后有转为西漂的趋势。
综上,本研究成功地建设了有利于数据抢救、保存、共享、传播的网络平台并在此基础上开展了中国地区地磁场模型和国际地磁参考场模型的可视化模拟研究,使模型动态地显示在虚拟的三维地球上,可以清楚地显示出全球地磁场随时间的变化,取得了具有科学意义的结论,本研究不仅推动了地磁学乃至地球内部物理的研究,同时也是地球物理信息学研究中一次有意义的探索性工作。