2003～2006年磁暴期间欧洲区域电离层三维层析及演变分析

基于IGS跟踪站的GNSS观测资料,利用电离层三维层析技术,对2003~2006年间3次不同类型强磁暴期间欧洲区域上空电离层电子密度的三维时空分布进行了反演,反演结果精细地反映了电离层电子密度的三维结构。通过对电离层扰动演变过程的分析,表明电离层扰动情况与磁暴发展过程一致,同时发现磁暴引起的电离层扰动具有显著的纬度效应。另外,随着磁暴的发展,电子密度极大值所在高度也会发生变化。研究分析表明,电离层电子密度三维重构图像可以直观清晰地反映各经度面、纬度面和高度面上电子密度的分布和演变情况,能有效地辅助分析电离层在磁暴发生期间的扰动情况。     

全球电离层对2015年3月17日强地磁暴的响应分析

强地磁暴会引起电离层剧烈扰动,这对卫星导航定位精度有严重影响。文中采用空基-地基观测数据分析了全球电离层对2015-03-17强地磁暴的响应特征。结果表明,在地磁暴期间电离层扰动明显,且各地响应特征并不一致。从纬度上看,中低纬地区电离层TEC和foF2有明显增加趋势,而高纬地区电离层TEC和foF2明显小于背景值。从经度上看,电离层扰动主要分布在欧洲-非洲扇区和美洲扇区,该区域TEC高于背景值30 TECU,foF2高于背景值5 MHz。表明此次电离层对地磁暴的响应与热层O/N_2比的变化有关。     

基于CORS数据反演江苏上空电离层电子密度

本文利用IRI2007模型和江苏CORS网数据,结合附加约束的同时迭代重构算法,反演了地磁平静日江苏上空电子密度的结构分布。结果表明,整个研究区域电子密度在不同纬度和不同高度上存在明显的日变特征,电子密度最大值出现在北京时13～15时,随着时间推移,峰值幅度衰减;白天出现明显的E层,夜晚消失;反演结果说明了电离层三维层析技术为监测电离层时空结构提供了一种强有力的实验支持。     

基于CORS数据反演江苏上空电离层电子密度

本文利用IRI2007模型和江苏CORS网数据,结合附加约束的同时迭代重构算法,反演了地磁平静日江苏上空电子密度的结构分布。结果表明,整个研究区域电子密度在不同纬度和不同高度上存在明显的日变特征,电子密度最大值出现在北京时13～15时,随着时间推移,峰值幅度衰减;白天出现明显的E层,夜晚消失;反演结果说明了电离层三维层析技术为监测电离层时空结构提供了一种强有力的实验支持。     

基于多源数据的电离层异常监测及GNSS影响效应研究

电离层是日地空间环境的重要组成部分,电离层异常对无线电通讯和人类空间活动的影响不容忽视.电离层异常监测,在高精度GNSS PNT 服务与深空探测误差修正、空间天气预报预警及日地空间环境动态监测等方面具有重要科学意义和实用价值.海量地基、天基多源电离层观测数据,为电离层异常监测及电离层精细化时空变化反演提供了丰富的数据源.论文利用全球约250个Multi-GNSS站和COSMIC掩星观测数据,采用并行计算10 m in内实现全球数据处理,近实时构建了三维电子密度模型,融合掩星数据使得海洋地区的精度明显改善;搭建了天地联合多源电离层观测数据融合处理试验平台,在线提供近实时三维电离层产品,可为地球空间飞行器的空间环境信息支持、空间环境异常监测及预报、导航系统全球电离层延迟修正等提供服务.基于近实时三维电子密度模型,开展了电离层异常的立体监测,较IRI模型能够更好地监测磁暴期间电离层异常与演化过程,实现了全球大尺度、区域精细化电离层动态监测.同时,论文针对电离层异常对GNSS影响效应展开了较为全面的研究,分析了磁暴、太阳耀斑对GNSS信号、电离层模型精度、服务性能的影响.     

2018年8月磁暴期间北斗GEO卫星电离层TEC时空变化分析

基于北斗GEO卫星独有的静地特性,本文利用其观测数据提取电离层TEC进行磁暴期间电离层TEC时空变化研究。同时利用全球电离层格网图GIM值进行试验对比,结果表明：北斗GEO卫星提取的TEC与GIM模型值变化趋势一致,并且前者可更有效地监测电离层的细微扰动变化。在此次磁暴发生期间,亚太地区电离层TEC变化及扰动响应特征在纬度方向差异明显。其中南北半球较高纬度区域,电离层TEC在磁暴主相阶段主要表现为正响应扰动,而赤道及北半球较低纬度区域,电离层TEC在磁暴主相及恢复相阶段均产生了强度更大、持续时间更长的正响应扰动。结合现有研究,认为造成此次电离层异常扰动的激励因素主要为东向快速穿透电场的增强及热层中性成分的变化。试验结果也证明了GEO卫星可以精准有效地监测在磁暴发生时电离层TEC的变化规律及不同空间位置处TEC产生的扰动响应特征。     

利用区域地基GPS的电离层层析成像研究

电离层是近地空间的重要组成部分,如何对电离层的异常扰动进行合理监测与预报一直是空间物理领域的研究课题。本文将计算机层析成像技术引入到电离层扰动监测中,利用大量的区域地基GPS观测数据,借助代数层析迭代算法反演得到三维电离层电子密度;并将层析结果与国际电离层参考模型IRI2007进行对比分析,结果表明:地基GPS层析所得的电离层电子密度与IRI2007基本一致,但层析结果精度略高于IRI2007模型。     

磁暴事件对高精度TEC二维分布的影响

电离层总电子含量(TEC)是电离层探测与研究工作的重要特征参量之一．利用地基GPS接收站台网,可以获得大量的垂直TEC数据．本文提出一种高精度TEC地图重构方法,基于Kriging法对垂直TEC进行插值处理,实现了亚大区域高分辨率TEC二维分布的重构,并与实测数据对比验证了本方法的精度和有效性．基于此二维分布,分析了区域TEC值随时间、纬度的变化情况;重点分析了磁静日与磁暴期间南北半球不同纬度TEC值的不同表现特征,并给出了磁暴期间不同纬度TEC的变化趋势所存在的差异及其解释,相关研究成果可为区域高分辨率电离层监测系统的建立提供方法支撑．      

一种融合测高仪与地面GPS数据的单站电离层反演方法

电离层层析成像技术非常适用于检测电离层电子密度的大尺度空间分布及其扰动。利用地面单站的GPSTEC值和另一站的数字测高仪观测数据，结合国际参考电离层（IRI），利用MART算法反演得到测站上空电子密度的垂直分布。利用白天和夜间的实测数据进行了CIT反演，结果表明了该方法的可靠性。     

2017年9月磁暴期间电离层TEC变化分析

为了进一步研究磁暴对电离层总电子含量变化的影响,基于2017年9月6日太阳爆发X93级特大耀斑并引发磁暴现象,文中将iGMAS提供的全球电离层总电子含量格网数据与中国科学院空间环境预报中心(SEPC)提供的磁暴环电流指数进行相关性分析,并重点分析了磁暴过程中不同阶段环电流指数与全球不同纬度带电离层总电子含量变化的相关性及影响,结果表明:1) 此次特大耀斑爆发13小时后发生大磁暴,磁暴主相阶段环电流指数与滞后1 h的电离层总电子含量相关系数为-0999 7,即随着磁暴加剧电离层总电子含量迅速增加,恢复相阶段迅速减少并趋于稳定;2) 电离层总电子含量变化随磁暴环电流指数变化而变化,两者变化趋势一致,磁暴强度与电离层总电子含量变化呈强负相关性,磁暴对不同纬度带的电离层总电子含量影响趋于一致,影响程度大小由高纬至低纬逐渐递减;3) 磁暴对不同纬度带的电离层总电子含量变化影响不同步,其影响存在由高纬逐渐延伸至低纬,磁暴主相阶段对不同纬度带的影响时延约为1 h,恢复相阶段时延逐渐消失,电离层电离层总电子含量变化趋于稳定;[JP2]4) 此次磁暴恢复相阶段出现的电离层总电子含量异常变化,还有待进一步研究分析。      

利用掩星和地基GPS研究日食电离层效应

21世纪最长的一次日全食于2009-07-22发生,从亚洲东部一直延伸到太平洋地区,同时,日食后期开始伴随着一次中等强度的磁暴。本文利用COSMIC掩星GPS数据反演了食甚时刻电子密度变化情况,利用武汉CORS地基GPS数据反演了局部TEC时序变化情况,并分析了日食电离层效应的物理机制。     

地磁暴期间电离层扰动监测及GNSS定位性能分析

为分析磁暴期间电离层扰动规律及GNSS定位性能变化，基于国际GNSS服务(International GNSS Service,IGS)全球观测数据及全球电离层图(global ionospheric map,GIM)，对2018年8月26日地磁暴事件引发的北半球地区电离层总电子含量(total electron content,TEC)异常变化和GPS定位性能进行分析.结果表明：北半球TEC异常存在纬度差异，高纬地区响应快，低纬地区异常值变化大，达12 TECU；磁暴期间高纬地区观测数据周跳变化明显，周跳比数值与磁静日相比最大下降61.84%；磁暴期间所有测站数据完整率下降，高纬地区下降响应快，下降严重，达38.65%，研究区所有测站数据完整率下降出现在磁暴恢复相，数据质量与TEC异常变化规律较为一致；对GPS双频动态精密单点定位(precise point positioning,PPP)结果进行分析发现，磁暴期间高纬地区测站定位误差显著增大，水平和垂直方向均方根误差(root mean squared error,RMSE)增至约0.7 m及1.8 m.     

基于空间电离层环境层析成像测量仪的地震电离层扰动监测系统设计

为了更好地开展地震电离层扰动监测和异常信息提取研究,基于空间电离层环境层析成像测量仪研制了地震电离层扰动监测系统,包括小区域监测站网和监测软件系统.?该监测系统产出空间分辨率1°×1°的电离层总电子含量(TEC)、F2层最大电子密度(NmF2)和F2层峰值电子密度对应高度(hmF2)二维分布图,对扰动异常超过10％的事...     

电离层异常原因分析与建模

分析了地震、磁暴、太阳耀斑等自然现象引发电离层异常的物理机制,并总结了电离层异常的特点。针对电离层中电子分布受地磁、太阳热辐射和地壳变动等影响较大,基于抛物层和赤道双峰模型建立了电子密度呈高斯型分布的电离层异常模型,为进一步研究电离层异常的耦合机制提供了依据。     

不同地磁暴强度下非差非组合PPP定位性能分析

针对地磁暴会影响全球卫星导航系统卫星姿态、刺激电离层发生扰动,导致卫星信号丢失和产生大量周跳,降低定位精度与可靠性的问题,从非差非组合精密单点定位用户的需求出发,以全球均匀分布的110个国际GNSS服务测站为研究对象,评估了不同地磁暴强度下非差非组合精密单点定位性能。研究表明：不同强度等级的地磁暴对非差非组合定位均存在一定的影响,该影响在高纬度地区和低纬度地区尤为明显。相较于无地磁暴,发生大和特大等级的地磁暴时,定位结果的三维均方根RMS均值分别增加了151.8%和451.8%。当发生特大等级的地磁暴时,垂直总电子含量较大的区域,定位结果的可靠性严重下降,部分测站的三维RMS值可能会超过3 m。在地磁暴对N、E、U方向的定位影响研究中发现,其对北方向的精度影响最大。相较于没有发生地磁暴,发生大和特大等级地磁暴时北方向的三维RMS均值分别增加了168.0%和542.5%。     

台风“尼伯特”的电离层扰动分析

针对台风运动过程中大气层与电离层的耦合效应问题,该文采用总电子含量与电子密度数据分析了台风"尼伯特"达到最大风速时刻的电离层变化情况。结果显示在台风达到最大时刻的当天,风眼处电离层电子含量显著降低,在台风附近的IGS测站处也有明显的电子含量负异常出现。电子含量异常空间分布图显示最大异常区域位于风眼的南侧,表明台风边缘处的电离层异常幅度要大于风眼处的异常幅度。电子密度三维模型显示在250～350km高度上,风眼附近有显著电子密度减弱现象,尤其在300km高度上,异常幅度达到-6～-8×105 el/cm3。诸多证据表明此次电子含量负异常与台风"尼伯特"造成的大气层-电离层耦合效应有关,这可为以后的台风-电离层扰动研究提供一定的参考。     

日本九州岛地震震前电离层TEC异常

采用IGS发布的GIM数据,提出了一种结合滑动时窗法和临近格网点电离层TEC相关性分析法的联合分析方法,研究了震前电离层异常变化与地震的关系。通过分析震区附近5个格网点TEC的异常变化情况,发现震前电离层TEC发生明显异常变化,且格网点之间的TEC序列相关性受地震显著影响;通过分析二维电离层图的TEC异常空间分布,发现震前三天震中附近分别出现6h、12h和6h的异常。最后利用电离层层析的方法,对电离层异常时刻进行了电子密度的反演,进一步分析了电子密度在电离层异常时刻的分布情况。     

磁暴期全球电离层电子含量变化分析研究

电离层电子含量(TEC)受太阳活动影响较大,磁暴发生时,TEC变化在全球范围内变化不一,研究该时期的TEC扰动变化情况对电离层的研究至关重要．本文以2015年3月特大磁暴为研究对象,利用包括北斗系统在内的全球卫星导航系统（GNSS）TEC数据和中国区域的电离层测高仪f _oF2数据,对此次电离层磁暴的扰动特性进行研究并讨论其可能的物理机制．      

基于COSMIC技术的震前电离层异常研究

介绍COSMIC技术反演电离层电子密度的研究现状、技术和方法,验证其可靠性;并利用COSMIC掩星数据计算分析2011-03-11东日本大地震震前5d及地震当天震区上空电离层电子密度分布,探测到显著的震前电离层异常现象,证明COSMIC技术研究地震电离层异常的可行性。     

附加平滑约束的电离层层析反演

根据乘法代数重构算法,利用相邻像素之间的连续性及平滑性,采用附加平滑约束的方法来克服没有任何观测信息的像素对经验模型给出的初值的依赖。利用中国地壳运动观测网络的高精度双频GPS观测值,反演了中国区域上空电离层电子密度分布,将反演的结果同检验站的电离层延迟进行对比分析,并且将反演的电子密度剖面与相应的测高仪数据进行比较,验证了此方法的有效性和可靠性。