1 研究背景

太阳静日（Solar quiet，Sq）电流系统位于电离层约100 km高度的E层中，是大气潮汐与地球磁场耦合的所产生的一种电流系统，在北半球为逆时针涡旋电流。Sq电流是造成地面磁场产生日变化的主要原因。Duma和Ruzhin（2003）的研究结果表明，Sq电流变化和地震活动变化之间存在强烈的相互作用。这也适用于区域长期的地震变化和长期活动。Liu等（2020）发现，2011年日本东北大地震（M_W 9.0）与Sq电流正异常相关。

Sq电流的中心点被称为焦点，与大气底部向上传播的波动有关。使用地面地磁场数据，利用等效电流法获得等效Sq电流，基于前人（Stening et al，2005）对Sq焦点识别的研究，提出一种改进算法——两步法，并通过模拟实验对该方法准确度进行验证。通过该算法可更为精确地得到Sq焦点的位置信息，可为地震前兆及预报工作提供技术支持。基于此方法，对中国大陆地区Sq及其焦点变化进行研究。

2 研究方法及结果 2.1 Sq焦点探测方法

本研究Sq焦点探测为两步法，过程示意如图 1所示：使用东亚地区地磁台网，筛选出在同一世界时时刻下，即地方时12时附近的台站，见图 1(a)中黄色区域，对地磁NS方向分量X与EW方向分量Y在经度和纬度上的变化进行拟合，得到X与Y分量在0值时对应的纬度和地方时，见图 1中(b)、(c)。随后通过该地方时可以估计焦点在不同世界时时刻的经度，公式如下

$\text { 经度 }=(\text { 地方时 }- \text { 世界时 }) \times 15$

(1)

该经度和纬度的坐标为Sq焦点的粗略位置，在图 1(a)中以红色十字符号标记。在此基础上，使用其附近经度带和纬度带上的地磁观测站对地磁场进行进一步拟合，见图 1中(d)。拟合得到更为精确的坐标，在图 1(a)中以红色圆点标记。使用Cook距离来识别干扰台站并在数据中剔除，见图 1(d)中偏离拟合直线的红色和蓝色圆点。

2.2 Sq焦点验证

通过模拟实验，对东亚地区地磁数据变化进行数据重构，得到Sq变化模式。通过本研究提出的两步法对焦点进行探测，以检验其准确性。结果发现，使用该方法识别焦点位置，对纬度识别的准确度大于90%，对经度识别的准确度大于80%。

2.3 中国大陆地区Sq变化结果

两步法对焦点识别较为准确，焦点基本位于涡旋电流的中心点。使用该方法对2010—2019年地磁记录数据进行分析，发现Sq焦点移动到中国地震活动带附近时，其平均位置显著北移，存在绕开地震活动带的现象。在前人研究中，焦点倾向于沿着磁赤道移动，与中国地震活动带地区的Sq移动特征相矛盾。这表明，在地震活动带地区，由地壳震动产生的扰动在大气中向上传播扰动电离层，改变了Sq电流的焦点位置，使其偏离地震活动区域。

3 结束语

本研究通过对Sq焦点进行研究，分析其位置变化规律，发现其位置变化与地震活动带相关，受地震活动带影响，位置发生偏移，与前人提出的地震活动影响Sq电流系统相吻合。本研究提出的精确的Sq焦点识别方法，可以为地震前Sq异常检测提供帮助。