【Matlab】IGRF：繪製全球地磁強度與傾角的分布

tags: Matlab 高層大氣科學

Common 目標

• 利用IGRF網頁產生的資料
• 繪製全球地磁強度與傾角的分布

Introduction 簡介

Data Source 資料來源

• NCEI Geomagnetic Calculators：Link

NCEI Geomagnetic Calculators 網站簡介

Magnetic Field Calculators 單點

• 只能輸入一個點的經度、緯度
• Model：選擇取得IGRF的資料
• Example：

Grid of Magnetic Field Estimated Values 網格、區域

• 可以輸入一個範圍的經緯度，若要 SN 或 WE 的範圍

  • Min 緯度：S 南緯
  • Max 緯度：N 北緯
  • Min 經度：W 西經
  • Max 經度：E 東經

• Magnetic component

  • Declination (D) 磁偏角
  • Inclination (I) 磁傾角
  • Total Intensity：地磁強度

  

• Model：IGRF

• Result format 輸出的資料格式：CSV，可用Excel打開

• Example

Matlab Code 程式碼

Total Intensity 地磁強度

1. 利用 Matlab 讀取 CSV 檔

2. 選擇需要的資料，可以打開 CSV 檔，裡面有說明資料欄位，如下圖所示

   • 2：緯度
   • 3：經度
   • 5：地磁強度

   

3. 繪圖：

   • 將資料繪出，並用 edgecolor 將線去掉，延伸閱讀
   • 全球海岸線：coast.mat
   • 繪製海岸線副程式：gmap

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% 讀取 CSV 檔
fn='igrfgridData_intensity.csv';
data=xlsread(fn);

% 從特定欄位取得資料
lats=reshape(data(:,2),[],180);
lons=reshape(data(:,3),[],180);
ints=reshape(data(:,5),[],180);

% 畫圖，與磁傾角作法不同
[a,b]=contourf(lons, lats, ints, 50);
% 這裡要將線去掉
set(b,'edgecolor','none')
colormap(jet);
hold on
gmap
colorbar
axis([-180 180 -90 90])
set(gca,'xtick',-180:30:180,'ytick',-90:30:90,'fontsize',12)
xlabel('Longitude (\circE)')
ylabel('Latitude (\circN)')
title("2018/05/11 Total Intensity");

print -dpng igrf_intensity.png

• 結果
  

Inclination 磁傾角

• 資料欄位都一樣

  • 2：緯度
  • 3：經度
  • 5：磁傾角

  

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% 讀取 CSV 檔
fn='igrfgridData_inclination.csv';
data=xlsread(fn);

% 從特定欄位取得資料
lats=reshape(data(:,2),[],180);
lons=reshape(data(:,3),[],180);
incs=reshape(data(:,5),[],180);

% 畫圖
contour(lons, lats, incs, 50);
colormap(jet);
hold on
gmap
colorbar
axis([-180 180 -90 90])
set(gca,'xtick',-180:30:180,'ytick',-90:30:90,'fontsize',12)
xlabel('Longitude (\circE)')
ylabel('Latitude (\circN)')
title("2018/05/11 Inclination");

print -dpng igrf_inclination.png

• 結果
  

Extensive Reading 延伸閱讀

• MATLAB Basics: Setting edge color for large surface plots：
  https://blogs.mathworks.com/pick/2008/08/13/matlab-basics-setting-edge-color-for-large-surface-plots/

Reference 參考資料

1. 高層大氣科學 上課講義：
   http://class-qry.acad.ncku.edu.tw/syllabus/online_display.php?syear=0106&sem=2&co_no=C44A900
2. NCEI Geomagnetic Calculators：https://www.ngdc.noaa.gov/geomag-web
3. 磁傾角、磁偏角：http://wdc.kugi.kyoto-u.ac.jp/element/eleexp.html