海水运动感应电磁场的理论研究

徐燕　唐春梅

摘 要：在三维地球导电体模型的基础上，利用积分方程法，计算了潮流感应的电磁场，并讨论了电导率的变化对感应电磁场的影响。

关键词：电磁感应；麦克斯韦方程；潮流；电导率

在过去的几年中，海洋运动引起的感应电磁场信号得到了大量关注。当导电海水穿过环绕的电磁场时，产生了二次感应的电场和磁场。论文在三维地球导电体模型的基础上，利用积分方程法，计算了潮流感应产生的电磁场，并讨论了电导率对感应电磁场的影响。

1 地球导电体模型

海洋电磁感应的数值模拟需要建立一个三维的地球导电体模型，模型包括地球表面的球形导电薄层S（？兹，？渍）和表面以下的径向对称的球形导电体？滓（r）。导电薄层S（？兹，？渍）的导电性主要是因为海水和沉积物，海水的电导率数据来自于Manoj et al.[1-2]，随着测量方法（全球5×5 NOAA ETOPO地形图）、海水盐度、温度和压力的变化而变化（2001年的世界海洋地图集（www.ngdc.noaa.gov））。Laske and Masters （1997）[3]在全球的沉积物一维模型的基础上利用启发式算法计算了导电率随沉积岩厚度的变化。对电导率取对数后的结果：说明了不仅海洋的电导率随着深度变化的，陆地的电导率也是不一样的。薄层的厚度比电磁场穿透的深度小的多，这意味着，在短时间内（例如10分钟或者更短的时间），表面薄壳可以分成多层的模型。

2 麦克斯韦方程

下面我们分析在导电的地壳下，根据上述方法模拟的不同分潮潮流產生的电场和磁场数值模型。图1为不同分潮产生的磁场，可以看出M2、S2、K1、O1潮流产生的磁场强度明显的大于其他的分潮流。这里我们主要讨论M2和O1潮流的计算结果，因为它们是太阳半日分潮和太阳全日分潮的主要两个潮流。

4 结束语

论文采用的积分方程法不依赖于模型的离散化，迭代过程总是收敛的，并且任意电导率非均匀的三维介质模型中收敛速度都是非常快的。根据此方法，计算了不同分潮产生的磁场，得出M2、S2、K1、O1潮流产生的磁场强度明显的大于其他的分潮流的结论。

参考文献

[1]A.Farina，F.Gini and M.V.Greco.Analysis of sea clutter radar data [J].Radar Proceedings of the CIE International Conference of Radar， 1996，10：115-118.

[2]陈芸，吴晋生.海洋电磁学及其应用[J].海洋科学，1992，3（2）.

[3]P.Halley，陈芸，张复立.中国大百科全书（海洋科学卷）[M].中国大百科全书出版社，1983，1（26）.

作者简介：徐燕（1983-），女，江苏南京人，河海大学，讲师，博士学历，研究方向：海洋电磁场。

通讯作者：唐春梅（1981-），女，江苏南京人，河海大学，副教授，博士学历，研究方向：材料物理。