地磁长期变化的向前和伴随准地转模型
地球物理
2016-11-27 v1
摘要
我们引入了一个核心动力学的准地转模型，旨在描述地磁长期变化时间尺度上的核心过程。它通过纳入非纬向运动扩展了阿尔文扭转振荡的形式体系。在此框架内，磁流体动力学发生在赤道平面；它涉及二次磁量，这些量沿地球自转方向平均。此外，赤道流被投影到核幔边界。它通过磁感应方程的径向分量与核心表面的磁场相互作用。模型的这一部分将动力学与观测到的长期变化联系起来，其中磁场的径向分量充当被动示踪剂。我们采用变分数据同化来形式化地构建模型预测与观测之间的关系。变分数据同化通过计算目标函数对其控制变量的敏感性来寻求最小化目标函数。在伴随模型积分后，可以高效地计算敏感性。我们通过孪生实验来说明该框架，首先在运动学核心流反演问题的情况下进行，然后在阿尔文扭转振荡的情况下进行。在这两种情况下，使用伴随模型使我们能够恢复核心状态变量，这些变量虽然参与了动力学过程，但并未在核心表面直接采样。我们研究了几个因素对解的影响（同化时间窗口的宽度、数据的数量和质量），并讨论了该模型处理真实地磁观测的潜力。
引用
@article{arxiv.1002.2323,
title = {Forward and adjoint quasi-geostrophic models of the geomagnetic secular variation},
author = {Elisabeth Canet and Alexandre Fournier and Dominique Jault},
journal= {arXiv preprint arXiv:1002.2323},
year = {2016}
}