IRI—86与中国电离层实测资料的比较(英文)

IRI-86(国际参考电离层-86)是COSPAR和国际无线电科学联合会(URSI)推荐的全球电离层标准模式的1986年版。IRI的这个版本,通过运行它的程序可以给出确定地点(地理坐标或地磁坐标)、时刻(地方时或世界时)、季节(年日或月日)、太阳活动(平均太阳黑子数或10.7CM太阳辐射通量)的电子密度、电子温度,离子温度和O~ 、H~ 、He~ 、No~ 以及O_2~ 浓度的廓线。 IRI-86代表全球电离层各个月的平均状态,其作者明确指出了它的如下局限: 1、IRI-86提供的是平均值,与具体时刻测量值的偏差可达25％。 2、不包括极光纬度区域的电离层状况。 3、不包括电离层不均匀结构(即不包括Sprad F和磁暴发生时的情况)。 4、其依据的是1950年—1975年的实测资料,因此,IRI-86对太阳活数指数有限制,要求太阳黑子数(12个月的滑动平均值)小于130。 本文将IRI-86的计算值与我国电离层实测值进行对比。实测值取自1965—1976年满洲里、乌鲁木齐、海南岛、重庆等四个测站的月报表。比较的结果为: 1、F_oF1和F_oE的模式值和测量值不论是太阳活动高年还是太阳活动低年、不论夏季或冬季都符合得比较好。F_oF2的模式值与实测值有比较明显的偏差。 2、除去中纬台站(满州里、乌鲁木齐)在午夜后日出前的一些时刻,F_oF2月中值的偏差超过25％外,其它时间     

1989年3月8日—20日与地磁急始相伴的突发电离层振荡

1989年3月太阳强烈活动期间,武汉电离层观象台用高频多普勒阵,对电离层扰动进行了连续监测。3月8日—20日共出现五次地磁急始(SC),在多普勒图上出现五次与SC相伴的,在文献中叫SCF或SCFD的频移变化。本文认为这是一种突发电离层振荡(SIO),当太阳风激波阵面冲击磁层时,所产生的电场和磁场变化使电离层和     

双向定时近周日误差成分初步分析

该文介绍了利用地球同步卫星定位系统进行双向定时的基本原理,采用北京和乌鲁木齐两站的试验数据进行了计算分析,发现双向定时结果明显存在周期性变化,并且两地结果随地方时的变化趋势基本一致。谱分析表明:两站的主要周期谱基本一致,都比较明显地存在近周日和近半日变化。这种周期性变化可能主要由电离层延迟随地方时的变化引起。     

ROTI计算策略的初步分析比较

由电离层闪烁和TEC(Total Electron Content)监测仪获取的振幅闪烁指数S4和相位闪烁指数σ?是电离层闪烁研究中最常用的参数,由双频GNSS(Global Navigation Satellite System)接收机获取的电离层TEC变化率指数ROTI(Rate of TEC Index)与S4指数的相关性已得到很多相关研究的验证,ROTI也是电离层闪烁研究的一个有效参数,这样就使利用全球分布的大量GNSS观测数据开展电离层闪烁研究成为可能.但是在不同的研究中计算ROTI所使用数据的采样率和计算间隔有所差异,对于计算策略的选择尚无定论.利用海南三亚1 s、15 s和30 s采样率的GNSS双频观测数据与电离层闪烁和TEC监测仪获取的S4指数,分析了在电离层闪烁发生时,不同计算策略获取的各类ROTI与S4指数的相关性,分析比对了几类ROTI对电离层闪烁的敏感性.分析结果表明:各类ROTI与S4指数都具有较强的相关性,在大多数情况下,不同种类ROTI都可以在闪烁发生期间响应S4指数的变化;不同采样率的ROTI在响应S4指数变化时,判断是否发生电离层闪烁事件的阈值有所差异;由于ROTI和S4指数监测电离层闪烁的机理不同,也会出现几个参数不能同时反映电离层受扰动的情况,在进行电离层闪烁监测、预报和预警时,建议同时采用多个参数综合分析;在同等的电离层条件下,15 s和30 s采样率的ROTI在数值上比较接近,但是两者明显小于1 s采样率的ROTI.使用GNSS接收机进行电离层闪烁观测时,建议采用高于1 s采样率的GNSS观测数据.     

长三角地区电离层变化的GPS监测

利用GPS双频观测量可获取电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC),以监测区域上空电离层的分布和变化特征,从而可以发现不同尺度的电离层异常。该文采用2004年上海地区GPS综合应用网(SCGAN)以及中国地壳运动监测网络(CMONC)的部分台站的观测,计算得到1年时间序列的TEC数据,来研究长三角地区上空的电离层TEC的变化与活动。应用这些数据,综合利用高斯权函数和滑动平均等几种数据处理方法,重点分析和讨论了长三角地区上空电离层的周日变化、周年变化和季节性变化特性,揭示了电离层冬季异常等现象。同时,通过对1年时间序列TEC进行谱分析,得到了其相应的变化周期。     

基于多源GNSS观测数据的三维电离层研究现状及发展

近年来,随着GNSS (global navigation satellite system)技术的发展,利用地基和空基GNSS电离层探测的空间特征,形成了更加完善的三维电离层观测系统,获得了丰富的多源GNSS电离层观测数据,促进了电离层在理论模型、经验模型及同化模型方面的进展,同时,通过结合中性大气及等离子层等方面的研究,为极端气象、太阳活动及磁暴等事件的监测与物理机制研究提供了数据基础与研究手段。介绍了多模地基及星载GNSS电离层观测数据发展现状,并讨论了空基GNSS电离层观测数据在电离层顶部区域经验模型改进方面的进展。指出电离层经验模型可作为同化模型的初始场,而电离层理论模型可将其作为卡尔曼滤波的动力学部分,以通过同化算法利用多源数据重建或预测电离层,并阐述了多源及多模GNSS电离层观测数据的增加背景下电离层同化模型构建过程中新的要求与发展。最后,提出自适应格网与机器学习可成为电离层同化算法方面的新研究方向,以促进三维电离层研究。     

乌鲁木齐天文站1989年3月联测期间3.2厘米太阳射电观测

乌鲁木齐天文站3.2厘米太阳射电望远镜从1988年12月的联测开始已取得大量资料,其中以1989年3月的数量最多。这次联测的AR5395活动区产生的一系列太阳地球物理效应也是非常强烈的。据23所设在乌鲁木齐的观测站所取得的资料,发生多次电离层部份或完全吸收甚低频波(VLF)的现象,短波通讯也多次出现中断,最长的     

基于数据融合的电离层VTEC反演精度分析

随着空间目标活动和卫星导航系统的增多,观测电离层数据的途径越来越多,探测精度也越来越高.在Kalman滤波的基础上,利用2016年的国际参考电离层(IRI-2016)模型中电离层垂直电子含量(Vertical Total Electron Content, VTEC),结合地基反演得到的VTEC值,利用数据融合算法提高电离层VTEC的近实时反演精度.针对加拿大附近高纬度区域(130°W–150°W, 60°N–70°N)、朝鲜、韩国和日本周边中纬度区域(115°E–135°E, 32.5°N–42.5°N)、洪都拉斯和危地马拉附近低纬度区域(80°W–100°W, 10°N–20°N)进行了观测,比较发现地基反演和数据融合技术得到的电离层VTEC精度都比较高,但是数据融合得到的电离层VTEC在3个区域的精度都明显更好.该算法能够很好地应用在地面基准站数量较多的区域,同时也能应用在地面基准站数量较少或者海洋、沙漠等布设地面基准站不方便的区域,提高电离层VTEC的精度.     

利用GPS探测电离层异常中的高斯过程处理方法

平静状态下电离层总电子含量（TEC）随时间的变化通常可以视为平稳随机过程。然而，太阳或地球的突发事件（如太阳耀斑、地磁场的扰动）会引起电离层的扰动，破坏该平稳过程，从而引起其统计参数的变化。依据平稳随机过程——高斯过程的相关性质，利用其自协方差函数和TEC时间系列，构建了独立同标准正态分布的观测样本，并利用X^2假设检验的方法来探测电离层异常现象。此外，还利用了2000年7月14日太阳耀斑期间我国国际IGS跟踪站武汉GPS跟踪站的数据，进行了实例分析。结果表明，该方法可以有效地探测电离层异常现象。     

射电天文及卫星测地中大气折射的改正及其精度

本文综述了电离层、对流层中电波折射引起的射电天文观测及卫星测地中的各种误差及各种改正方法和它们的精度。 对流层影响的主要改正方法是实测大气温度、压力等参数,用数学模型计算。电离层影响的改正目前有三种方法:一是实时测量电离层主要参数——电子总含量的变化,然后用数学模型方法改正。二是采用双频同时观测的手段来消除电离层折射的影响。三是采用自校准方法。文中还比较了两种不同的自校准方法——常规自校准方法和多余量自校准方法。     

电离层对GPS测距的影响

利用单层电离层改正模型就GPS卫星高度角对测距的影响作了探讨。研究表明，通常采用的单层电离层改正模型中电离层高取均值对低高度角卫星测距的改正是不适应的，利用单层电离层模型改正时应顾及电离层高的变化。最后利用1986年武汉地区实测TEC数据进行了计算并将结果和IRI－90模型计算结果作了分析比较。     

电离层对GPS测距的影响

利用单层电离层改正模式就ＧＰＳ卫星高度角对测距的影响作了探讨，研究表明，通常采用的单层电离层改正模型中电离层高取均值对低高度角卫星测距的改正是不适应的。利用单层电离层模型改正时应顾及电离层高的变化。最后利用１９８６年武汉地区实测ＴＥＣ数据进行了计算并将结果和ＩＲＩ－９０模型计算结果作了分析比较。     

GAIM电离层同化方法进展

电离层是复杂的空间层结,其变化受太阳活动强度、地球磁场等因素影响。随着空间技术发展的需求,电离层天气变化成为目前空间天气预报最重要的内容之一。最近10年,人们利用卫星在电离层观测方面取得了重大进展,尤其引人注意的是:无线电掩星观测技术正走向应用的新阶段,加上已经建立的全球大量的地基GPS观测网,它们不仅为电离层动力学模式研究提供了丰富的电离层资料,而且为电离层预报提供了很好基础。因此,电离层天气预报成为当前重要的、前瞻性的研究方向,电离层资料同化是电离层预报最重要的研究内容之一。该文系统介绍这方面国际动态,重点是美国的USC/JPL和犹他州大学开展全球电离层同化模型研究、全球电离层同化研究的进展,以及在电离层天气预报中应用的初步成果。     

火星电离层无线电掩星探测仿真研究

对中俄联合火星星-星电离层掩星技术体制进行了分析和介绍,采用三维射线追踪方法对电离层掩星事件的电波观测值进行了模拟计算,并利用模拟的掩星观测数据进行了电子密度廓线反演,结果说明仿真算法可靠.利用仿真的方法,分别对掩星电波相位观测误差和卫星轨道误差等带来的反演误差进行了个例计算和分析,结果得到:5%周的相位测量误差对白天电离层掩星探测结果的影响可以忽略,而夜间电子密度测量的绝对误差小于4×108 m-3;卫星轨道误差对掩星的主要影响是导致电离层高度抬升或下降.结果表明,中俄联合火星电离层掩星探测技术体制先进,可望获得高精度的电子密度廓线;其技术体制也可以用于月球电离层环境的探测.     

强电离层突然骚动与太阳耀斑活动的关系

本文统计分析了1986年至1993年11月的强电离层突然骚动(>3-级的SID)与太阳耀斑活动之间的相关关系。结果表明:(1)88％的强电离层突然骚动是与太阳耀斑爆发相关的。(2)82％的强电离层突然骚动是与高能X-射线耀斑(C、M、X级)有关系的。(3)强电离层突然骚动在太阳耀斑瀑发后发生的概率高于在耀斑瀑发前发生的概率,它们的发生率分别为49％和39％。(4)两者同时发生的概率为12％。     

GPS监测电离层活动的方法和最新进展

全球定位系统(GPS)可以快速、准确地提供电离层总电子含量(TEC)信息。简要介绍了GPS技术精确测量TEC、监测电离层的原理和方法，指出进行TEC绝对量估计时求解差分群延迟(DCB)的重要性，以及建立多层和实时电离层监测模型的必要性。分析了影响TEC估计的主要误差源，着重介绍了目前GPS监测电离层的最新成果和进展。     

2009年7月22日日全食期间VLF信号的异常变化

在2009年7月22日日全食期间,用美国斯坦福大学太阳中心提供的电离层突扰(SID)监测仪对甚低频(VLF)信号进行观测时发现:日全食期间的VLF信号强度变化异常,出现类似日出日落的效应;信号强度振幅变大,类似于雷电效应;而且信号强度在日全食前后一段时间内都有所增强.在对观测数据的可靠性进行充分讨论的基础上,对比以往的观测结果,发现电离层会在日全食发生之前有所变化.     

电离层对声重波的非线性响应(英文)

行进电离层扰动(TID),是电离层的一种大尺度低频扰动。长期以来,人们对TID进行了大量实验观测和理论探讨。现在已经确信,TID是由大气声重波在电离层中传播所引起的。以前的理论工作分析了电离层对声重波的线性响应,将TID描述成一种余弦型扰动。 我们利用DOOPER台阵对声重波和TID现象进行了多年的观测。我们发现,TID具有波动形式,但其正负半周有明显的不对称性,严重偏离余弦波的结构。这种现象,不能由以前的线性TID理论来解释,揭示了线性理论的局限性。 本文中,我们讨论电离层对声重波扰动的非线性响应。带电粒子的运动速度由两部分构成:一是大气粒子通过碰撞而引起的拖动速度,另一是带电粒子密度梯度和重力决定的扩散速度。本文只讨论电离层与声重波相互作用的动力学过程。在带电粒子的连续性方程中,保留所有的非线性项。利用级数展开的方法,讨论带电粒子的性质。主要结论如下: 1、没有声重波扰动时,电离层的垂直漂移速度基本上由风速决定。对于中纬地区,电离层垂直漂移速度可达到水平风速的量级,这同赤道地区的情况有很大的差别。在赤道上空,地磁场是水平的,电离层垂直漂移速度比水平风速低两个量级以上。 2、当声重波通过电离层传播时,带电粒子受到扰动。在一级近似下,理论分析导出电离层扰动的形式与     

中国上空电离层的一些主要特征(英文)

本文综述了有关资料,通过电离层的重要参数foF2和TEC以及某些扩展F与散见E层现象,描述了中国上空电离层的主要特征。我国位于中低纬区域,拥有由九个电离层垂测站组成的常规站网(表中新乡站是非常规站),其观测工作已超过30年,近年来,在大部份站点上,又采用微分多普勒与法拉弟旋转技术,分别接收美国NNSS的VHF信号和日本ETS-Ⅱ的1 3 6 MHZ信标信号,进行TEC测量。通过对电离图和TEC资料大量分析研究,结果表明:我国上空变化的精细结构及其产生机制还不清楚;但是,已得出的初步结果仍然给出了我国有关电离层纬度、季节和昼夜变化以及与太阳活动性的概貌,其平均的和扰动的主要特征与其它经度扇区中低纬度站所观测的结果是一致的,同时,也观测到一些由不同的电离层与动力学效应所引起的地区性特点,南方站有很强的赤道喷泉效应,而北方站可能有中层大气环流的影响。     

电离层延时对低轨卫星频率传递的影响分析

利用低轨卫星,对受干扰区域的卫星导航接收机进行频率传递,是提升其性能的一种有效手段.而电离层延时误差是影响传递效果的重要因素.对基于低轨卫星的频率传递应用背景进行了介绍,分析了其基本原理,并着重分析了电离层延时的存在对频率传递的影响,提出利用站间差历元差的方法对电离层延时进行修正.最后,通过仿真对理论分析进行了验证.结果表明,通过站间差历元差的手段,对当前电离层变化值进行求解与预测,可以将电离层延时误差的变化控制在一定范围,满足频率传递的要求.