研究地磁极性倒转序列的统计方法

摘要

在地质历史时期,地球磁场曾经发生过多次极性倒转.但是造成这种异常现象的机制迄今为止仍然是个难题.一些学者从统计角度分析倒转时间序列的分布规律,来分析解决地球发电机的机制问题.本文在总结前人工作基础上提出一种新的方法，用分形布朗运动的理论对地球磁极倒转进行分析。数据来源是CK95和GTS2004数据库中的地磁倒转问隔序列(C33r-Cln,M41-M0, M41-Cln)，分别用绝对值法，聚合方差法和R/S方法计算倒转问隔时问序列的Hurst指数，三种方法计算的Hurst指数有略微的差别，但都在0.5一1之问，表明地磁倒转序列可以用分形布朗运动来描述，倒转问隔的时问序列具有持续性，存在长期记忆性的特征。此时，时问序列有混沌性，过去的增量变化与未来的增量变化是正相关的，序列在下一时刻极有可能仍将保持原方向不变，因此，一定范围的记录会持续相当长的时期。在C33r-Cln期问计算出来的Hurst指数值较大，更老的时问(M41-C1n)Hurst值较小，说明地球磁场倒转现象对现在记忆影响减弱。地球磁场倒转时问序列具有长期记忆的，数值模拟的地球发电机模型也应该具有长期记忆，因此Hurst指数可以为数值模拟地球发电机模型的一个评价标准。用分形布朗运动解决地磁极随机倒转时一条非常有希望的途径。