用我国地磁资料对磁层大尺度扰动之赤道电急流效应的初步分析

本文利用我国琼中、广州、泉州三站1982-1983年地磁Z分量资料,对磁暴主相发展及恢复相初期的赤道电急流变化进行了研究。形态分析、周期叠加和相关分析均表明,不论在何地方时,对应环电流的发展有△Z的负扰（附加东向电急流）;而D_st开始回升则有△Z的正扰（附加西向电急流）。该变化之大小可能受地方时的调制。方差分析、x²-分析等统计检验也认证了上述变化。文中还对△Z正、负扰与极区电急流及极尖区位置的高、低纬向移动进行了讨论。本文结果表明,分析扰日赤道电急流变化应区分磁暴的不同阶段,即区分电动耦合和动力耦合效应。今后应采用大范围台站网资料,进一步得出有关电流系的图象。     

1998年8月6日亚暴期间极光电集流指数AE的特征分析

极光电集流指数(AE)被广泛用来定量描述由电离层电流引起的极光带地磁活动.AE指数也是宏观描述亚暴事件强度和发展过程的一个主要指标,它的优点在于简单直观和快速.本文对1998年8月6日系列亚暴事件的极光活动、电流体系和AE指数的形态特征进行了分析.结果表明,伪亚暴期间虽然AE指数大于500 nT 且有快速增长和缓慢恢复的形态,但是极光没有明显的极向或者赤道向的扩展,极区电流体系主要呈现对流特征;伪亚暴和亚暴期间AE指数的形态变化没有本质区别,但电集流中心的位置有很大差异.我们进一步分析了台站分布对AE指数计算的影响,探讨了伪亚暴和亚暴期间磁场扰动最大值所处的磁地方时的差异.     

对流电场、场向电流和极光区电集流变化的地磁响应

对流电场、场向电流和极光区电集流是磁层一电离层耦合的主要物理过程．它们的演化发展时间分别为几分钟至半小时的量级．本文用１００°Ｅ和３００°Ｅ的两个地磁经度链附近各１１个台站的１ｍｉｎ均值地磁Ｈ和Ｚ分量资料,分析了１９９４年４月１６-１７日磁暴期间磁层耦合过程对极光区和中低纬区电离层扰动的地磁特征．强磁暴开始时,台站所处的地方时位置不同,则观测到的电离层和地磁响应也完全不同．这是磁层对流和一、二区场向电流共同作用的结果．一般说,扰时极光区的西向电集流变化更为强烈．随着耦合的发展,极光区范围会向南北扩展,电集流中心带则向低纬侧移动．在中低纬区,二区场向电流的建立能屏蔽一区场向电流所产生的扰动,并引起反向的电流及地磁变化．由此,中低纬区夜间有可能出现短时间的东向电场,又可通过ＥＸＢ的垂直向上漂移作用抬升Ｆ层等离子体,并发生同一经度链附近的多站电离层ｈ＇Ｆ同时突增现象．另一方面,磁赤道附近的台站则更多地受内磁层赤道环电流和电离层赤道电集流的影响．     

伴随2000年9月30日sawtooth事件地磁变化和电流楔特征研究

为了解极光电集流在sawtooth事件期间的响应情形,本文利用北半球高纬地磁台站的磁场数据,建立了以球元基本电流系反演法求得大尺度电离层水平等效电流系分布的方法,以此研究了2000年9月30日同步轨道LANL卫星观测到的sawtooth事件期间极光电集流的变化.本文将sawtooth注入事件后极区电离层夜侧西向电集流增长的特征,与中低纬地基磁场北向分量正弯扰的特征做比较分析.两者的观测结果都表明在本sawtooth注入事件期间有电流楔的形成,且电流楔约有11 h磁地方时(MLT)的宽度.此外,中低纬磁弯扰达到最大扰动值的时间一般比高纬电集流达到最大扰动值的时间长,说明影响中低纬磁弯扰变化的电流源较丰富.     

一种地磁（△Z）化极方法

地磁异常ΔZ受到岩石斜磁化方向畸变。应用函表示ΔZ后,能将磁异常ΔZ化到磁极而消除了这一畸变。由此得出垂直磁化磁异常三分量ΔZ_⊥、ΔX_⊥、ΔY_⊥,它们的导数以及向上和向下延拓公式。这一方法将有助于地磁资料的进一步解释。     

f0F2 半年变化的特征和一种可能机制

利用东亚和澳大利亚扇区不同地磁纬度台站和两个极区台站1974-1986 年电离层垂直探测数据, 分析了f₀F₂ 半年变化的主要特征. 提出了产生f₀F₂ 半年变化的一种新的物理机制: 低热层日潮的半年变化, 引起赤道电急流幅度的半年变化, 通过 喷泉效应! 使得赤道电离层异常幅度产生半年变化, 从而形成f₀F₂ 的半年变化.     

中国地区电离层TEC暴扰动研究

电离层总电子含量(TEC)是空间天气研究和监测预报的重要参量.本文引入了电离层TEC扰动指数DI, 对青岛等6个台站的DI数据进行分析,选取DI>0.35(DI≤-0.30)作为正(负)相电离层TEC扰动的强度标准,并以连续6 h及以上的DI满足该值来判定电离层TEC暴扰动事件.对电离层TEC暴扰动事件的统计分析表明,在地方时日落后至子夜前为发生高峰时段,正(负)相暴扰动事件平均持续时间约为10.9 h(10.5 h),正相暴发生率以冬季为多,夏季为少,而负相暴则以夏季略高.发现位于赤道异常驼峰区的广州站和位于高中纬度的海拉尔站比典型中纬地区的北京站电离层TEC暴扰动更易发生,且低纬地区以正相暴扰动为主.分析表明,约有70%的电离层TEC暴扰动伴随着有地磁扰动,但是电离层TEC暴扰动并不完全由地磁扰动所引起,强烈气象活动等局地环境因素也可能对电离层TEC暴扰动有着重要影响.     

极光电集流纬度变化特征初步分析

为研究极光电集流地磁纬度分布特征,利用北半球SME台站提供的极光电集流指数,通过时序叠加的方法,分析98-07年极光电集流中心地磁纬度随季节和世界时的分布特征.通过对磁扰程度的分级,分析极光电集流地磁纬度随地磁扰动程度的变化特征.结果表明:1)由于SME台站覆盖范围更广,更多地记录到最大的极光电集流强度,有利于研究极光电集流的变化特征;2)西向板光电集流纬度分布存在与强度相反的季节性变化特征,在春秋出现最低值,冬季、夏季出现最高值;3)在| SML|＜2000 nT时,西向极光电集流地磁纬度随着极光电集流强度的增强,近似以线性关系向低纬迁移.随后伴随SML的进一步增强,西向极光极光电集流中心地磁纬度仍有向低纬迁移的趋势,但主要是在磁纬62°N-63°N之间波动.     

赤道电集流扰动变化的多源性

用１９７９年和１９８５－１９８８年印度３站地磁Ｚ分量资料分析了赤道电集流的扰动变化。按磁层－电离层耦合的程度和发展阶段，得到了４类扰日△Ｚ平均日变化的不同形态，并对此作了谐波分析和相关分析。各类扰日中，电动耦合直接穿透及后继的屏蔽效应和动力耦合包括电离层扰动发电机效应的相对重要性各不相同。有关结果还用中纬地磁指数的变化进行了印证。     

极区电离层F2层峰值电子浓度对太阳活动依赖性的共轭研究

本文利用南极中山站(ZHS),以及北极与其地理共轭的Tromso站(TRO)、地磁共轭的Longyearbyen站(LYB)各自约一个太阳活动周的观测数据,对比分析了极区电离层F₂层峰值电子浓度(N_mF₂)对太阳活动的依赖性.结果表明,三个台站N_mF₂月中值随修正太阳10.7 cm通量指数F_10.7P(简称P)增大在总体上呈线性增长,这说明在这三个台站,太阳辐射仍是其F₂层主要电离源.其中TRO站N_mF₂与P线性关系最好,ZHS站的次之,LYB站的最差.在日变化中,TRO站N_mF₂对太阳活动响应最为敏感的时刻出现在地方时中午附近,LYB站出现在磁中午,ZHS站则出现在地方时中午和磁地方时中午之间.这主要是由地理/地磁纬度差异引起的不同强度的光致电离与极区等离子体对流共同作用的结果.在年变化中,TRO站N_mF₂随太阳活动变化上升最快的季节出现在冬季,夏季上升最慢.在ZHS站与LYB站,N_mF₂对太阳活动变化的响应都在两分季最为敏感.这种季节上的差异则是由于三个台站光致电离与中性大气成分R[O/N₂]的不同所致.     

磁层-电离层电动耦合的中纬电离层效应

本文通过对1982年磁扰期间琼中、北京两站地磁X分量变化的分析,证实了磁层-电离层电动耦合对中纬电离层电流的影响.分析发现:磁静、磁扰条件下的平均日变化中,两站X分量变化在白天有反向的趋势.这表明它们分处于与动力效应对应的电离层发电机电流圈中心之南北两侧.在磁暴主相期间,X分量变化形态与之明显不同,两站地磁南北分量有同向变化,且变幅相近,甚至有时北京站△X更大.对环电流能量增长指数R小于-25nT/h的21次事件所作的时序叠加分析（以R最负时为零时）进一步证明,这种同向变化是普遍存在的.两站零时之△X大小相近,相关系数高达0.98.该同向变化与R指数突然变负密切相关. 以上对比表明,与发电机电流造成两站X分量反向变化不同,同向变化是磁层源高纬扰动电流向中低纬直接穿透的结果.本文对动力和电动耦合两种过程的不同进行了初步讨论.     

磁层源赤道电急流的模式研究

本文用数值计算方法对极盖区边界变化、其上驱动电势突然增减以及粒子沉降边界随时间变化等情况下,中低纬电离层电位分布及赤道电急流变化进行了研究。结果表明,赤道电急流明显地受到磁层-电离层电动耦合的影响。在白天到午夜的大部分时间内,当驱动势增强和扰动源向低纬扩展时,产生扰时附加东向赤道电急流;反之,有较强的磁层源西向电急流。计算结果解释了观测的主要现象,也表明观测结果的复杂性可能与过程不同阶段上电急流位相变化有关。     

通海地磁Z分量月变速率与云南中强震预测指标

利用云南通海1987-2009年的地磁Z分量观测资料,进行差分计算,得到相应的月变速率值.以△Z≥10 nT为判定指标,定量分析云南地区M≥5地震前,通海地磁Z分量月变速率的异常变化.结果表明,通海Z分量月变速率大于10 nT与云南地区5级以上地震对应较好,异常出现后1-6个月云南省地区发生5级以上地震的可能性较大,对...     

赤道电射流的影响范围

本文收集了１９８２年３月印度、中国、菲律宾低纬地区９个地磁台的静日月均值资料。经分析对比后绘出了Ｓｑ（Ｈ），Ｓｑ（Ｚ）变幅与离磁赤道距离的关系图。结果显示赤道电射流对Ｓｑ（Ｚ）的影响可达５００ｋｍ，对Ｓｑ（Ｈ）的影响范围小于４００ｋｍ。这个结果与ＰＡＲＫＩＮＳＯＮ（１９８３）书中的论述基本一致。离磁赤道远达１０００ｋｍ的琼中台资料没受赤道电射流的影响，广州台资料则更不可能受影响。     

关千ΔT磁异常的解释

本文对于二度问题证明了总磁場强度△T与垂直磁場强度Z的一般表达式具有相同的形式,因此可以把△T异常曲线看成Z异常曲线,利用复变函数理论中的柯西-黎曼条件我们就可根据△T异常曲线计算出与H异常曲线相当的所谓△T的“负共轭调和函数”△T,文中指出了同时利用△T及其原函数△T将有助于磁测资料的解释工作,还举出了两个应用的例子:1)根据△T与△T计算二度体的磁矩及其倾角;2)利用观测水平上的△T及△T值将△T向下解析延拓。     

一种基于紫外极光图像的亚暴膨胀期起始时刻的自动检测方法

准确界定亚暴起始时刻是理解亚暴相关问题的关键.已有研究主要集中在两方面:一是从极光图像中人工挑选亚暴事件进行案例分析或统计分析来研究亚暴发生机制及亚暴期间的地磁环境;二是基于一些空间物理参数,如AE指数、SME(SuperMAG electrojet)指数、Pi2、正弯扰等,采用人眼判断或是模式识别的方法从中找出亚暴起始时刻.本文尝试采用模式识别的方法从紫外极光图像中自动地检测出亚暴膨胀期起始时刻.首先,将紫外极光图像通过网格化处理转换到磁地方时-地磁纬度(MLT-MLAT)直角坐标下,然后通过模糊c均值聚类方法提取亮斑,再考察亮斑强度是否增强、面积是否极向膨胀来判断是不是亚暴事件.本文方法在1996年12月-1997年2月这三个月的Polar卫星紫外极光图像上进行了实验验证.我们将检测到的亚暴起始时刻与Liou(J. Geophys. Res., 2010, 115: A12219)的人工标记进行了对比,并详细分析了与标记不一致的多检和漏检事件.本文提出的自动检测方法可以快速地从海量紫外极光图像中完成亚暴事件的初步筛选,方便研究人员进一步深入研究极光亚暴.     

What are the influences of solar eclipses on the equatorial electrojet?

The response of the equatorial electrojet (EEJ) to solar eclipses is studied in this work. We analyzed the magnetic field measurements obtained by three satellites, CHAMP, SAC-C and Ørsted and correlated them with ground-based observations during the eclipses. The observations show a local weakening of the EEJ after the shadow passed the dip equator. The size of the effect is, however, comparable with the day-to-day variability. In four out of five events we found the formation of a counter electrojet in the wake of the eclipse. We propose that the depression of the EEJ during an eclipse favors the formation of a counter electrojet.     

The equatorial electrojet and the profile parameters B0 and B1 around midday

This study presents the results of the comparison of B0, B1 and hmF2 with ΔH. B0 and B1 are parameters used in the international reference ionosphere model for the calculation of the F region bottom side profiles. The parameter ΔH obtained from the magnetic data recorded during the International Equatorial Electrojet Year (IEEY) in West Africa is used to describe the strength of the equatorial electrojet. This work covers the years 1993 and 1994, two years of low and moderate solar activity. The result shows that the electric field (E), which drives the equatorial electrojet, plays a major role in the variation of the thickness and the height of the F2 layer. However, the variation of the shape of the bottomside F2 is not sensitive to the electric field.