磁场是地球重要的保护屏障，它能阻挡太空中的宇宙射线及太阳风高能粒子直接达到地球，从而保护地球上的生命免受这些高能射线的伤害。地磁场主要由地球内部液态铁镍环流以及岩石圈中磁性岩石产生，此外，受太阳风及空间电流的影响，地磁场也表现出明显的扰动特征。因此，对地球磁场的相关研究不仅可以很好地反映地球外核的动力学过程及揭示地球内部物理结构和物质运动规律，对于深入理解空间天气现象，特别是太阳风-磁层-电离层耦合过程具有重要意义。高精度地磁场模型在地面和空间导航、矿物勘探、空间环境监测等多个领域中展现了广阔的应用前景。
2024年11月19日，国际地磁与高空物理联合会（IAGA）发布了新一代国际地磁参考场（IGRF）模型。作为全球应用最广泛的主磁场模型，IGRF每五年更新一次。本次发布的是第十四代模型（IGRF-14），综合了来自中国、美国、英国等国家19个团队的候选模型。其中，我院熊超教授团队提出的武汉大学全球地磁场模型（WHU-EMM，WuHan University Earth Magnetic field Model）成功入选，模型已通过IGRF-14官方网站发布（https://www.ncei.noaa.gov/products/international-geomagnetic-reference-field）。
图1 武汉大学地球主磁场模型（WHU-EMM）预测的地球主磁场总场以及北向、东向和地向分量随全球的分布
团队成员基于四颗低轨道卫星近六年的观测数据，采用高斯球谐分析方法，自主构建了阶数为13阶的全球主磁场模型。经IAGA专家组评估，该模型完全符合IGRF-14的建模标准，且其精度与国际同类模型相当。融合多卫星同步观测数据提供了更高的空间和时间分辨率，显著提升了磁场模型精度。此外，通过对比专用高精度磁测卫星（包括欧空局Swarm A和B）与非专用磁测卫星数据（包括GRACE-FO、CryoSat-2），证实了非专用磁测卫星数据也可以用于地球主磁场建模，为未来采用低轨道卫星星座进行地磁场及空间环境监测提供了切实依据。
熊超教授及团队成员长期从事电离层物理、低轨道卫星数据分析及科学应用，团队成员先后参与了德国CHAMP、欧空局Swarm、我国张衡一号（CSES）及澳科一号（MSS）等卫星项目。此次IGRF-14模型的专刊，熊超教授将和英国地质调查局Ciaran Beggan、丹麦技术大学Clemens Kloss、以及东京科学大学Masaki Matsushima三位学者共同担任专刊的客座编辑（https://www.springeropen.com/collections/IGRF14）。
通讯员：钱博浩
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