南北极冬季F2层电离层特性对比研究

利用南极中山站和北极Tromso站1996、1997、1998及2002年的测高仪观测数据,对中山站(6月份)和Tromso站(12月份)上空冬季foF2的日变化特性进行了对比研究,结合数值模拟结果,分析了中山站和Tromso站F2层电离层的极区特征,进一步揭示了极区电离层特征的形成机理。结果表明,中山站和Tromso站虽然地理纬度接近,foF2日变化形成机理不完全相同。由于地磁纬度的差异,极区对流与日侧光致电离的相互作用造成了两站日侧电离层的不同变化形态,中山站foF2日变化主峰出现在磁地方时中午附近,而Tromso站foF2日变化主峰出现在地方时正午附近;两站日侧foF2受太阳辐射流量影响较大,极光沉降粒子电离在太阳活动低年对中山站foF2日变化形态影响显著。     

极区电离层NmF2观测与国际参考电离层对比研究

利用南北极极隙区与极光带纬度3个台站对电离层F₂层峰值电子密度(N_mF₂)长达1个太阳活动周的观测数据,对国际参考电离层IRI-2016模型在极区的适用性进行系统的定量研究。结果表明,在极光带纬度的北极Troms?站,IRI预测与观测符合最好,大部分季节相对误差在40%以内,在太阳活动高年略好于太阳活动低年。在极隙区纬度的南极中山站和Longyearbyen站,IRI预测精度在太阳活动低年高于太阳活动高年。在中山站和北极Longyearbyen站仅个别月份相对误差在20%以内,大部分月份相对误差超过40%,冬季相对误差接近100%,特别是Longyearbyen站,在太阳活动高年冬季相对误差超过100%。从季节上看,3个台站都是冬季符合最差,夏季符合最好。IRI-2016模型对极区电离层进行预测时,难以如实反映极区等离子体对流和能量粒子沉降等极区特有的物理过程对极区电离层N_mF₂的影响。     

南极中山站极区空间环境观测系统

中国南极中山站位于极隙区纬度,可以观测到丰富的日地能量传输过程的电离层征兆和极光现象,非常适合开展极区空间环境观测研究。自1989年开始建设以来,中山站极区空间环境观测系统经历了观测设备的不断完善和发展,现已建立了涵盖地面极光、电离层和地磁观测多要素、多手段的自主观测体系,实现了极区空间环境的连续监测并建立了数据库。所有观测设备的运行状态可实时监控,地磁、宇宙噪声吸收等数据实现了准实时远程传输。最后展望中国极区空间环境观测研究的发展前景。     

黄河GPS站噪声模型初探及稳定性分析

北极黄河科学考察站的GPS站位于挪威斯瓦尔巴群岛,该站对于我国在北极测绘领域的研究具有重要作用。由于极区条件的限制,该站建立在冻土之上,因此需要对其稳定性进行深入研究。本文在利用GAMIT/GLOBK软件处理黄河站及周边IGS站观测数据的基础上,估计了不同噪声模型下的噪声量级、站坐标序列参数和不确定度,分析了黄河GPS观测站与IGS站运动趋势之间的关联性。结果表明,黄河站及周边GPS时间序列不仅存在白噪声,还存在较大量级的闪烁噪声,个别站的一些分量还存在随机游走噪声,仅考虑白噪声会低估总噪声和参数不确定度;黄河GPS站与邻近的NYAL站相比,两者的水平和垂直运动趋势完全一致,仅在垂直方向上有2.15 mm·a~(–1)的差异。     

基于DPS和GPS的南极中山站电离层TEC比较研究

基于南极中山站数字式电离层测高仪DPS-4D和GPS-TEC电离层闪烁监测仪的观测数据,比较研究了两者在2013年所得电离层总电子含量(TEC)随太阳辐射和地磁活动的日变化和季节变化特征。比较结果表明,南极中山站上空电离层TEC存在明显的极区电离层变化特性,这种变化特性大体与太阳辐射成正相关关系,而与地磁活动成负相关。尽管电离层TEC变化具有明显的晨昏不对称性,但都能有效地被DPS-4D和GPS TEC监测仪的数据计算获得,且两者相关系数达到0.86。结合中山站所处的极区电离层位置,考虑太阳辐射电离和地磁活动影响下的极区电离层对流以及中性大气成分改变,初步分析了DPS和GPS所得TEC结果有所差异的原因。     

前言

<正>极区在空间环境和天文学观测研究中具有非常独特的科学价值。由于地磁场的保护作用,地球除极区外的其他大部分地区都不会受太阳风暴的直接影响;而在极区受到汇聚和近乎垂直进出的地球磁力线位形,使其成为一扇地球开向太空的窗口。太阳风能量粒子进入地球磁层后沿着磁力线沉降到南北极区电离层和中高层大气,产生一系列重要的地球物理现象,诸如极光、亚暴、电离层暴、极盖吸收及对中层大气加热和电离等。这些空间天气过程最先在极区发生,且最为强烈,然后逐步向中低纬地区传播,因此,在地球上也只能在极区开展空间天气探源式观测。在探测宇宙方面,中国南极昆仑站(以下简称昆仑站)的特殊自然环境为人类提供了地球表面观察地外最清晰的视野,尤其在观测红外和太赫兹波段独具优势。我国是世界上拥有最古老极光记录的国家。但也由于远离南北极,我国的极区空间物理观测研究起步较晚,随着我国极地考察事业的发展,经过一代代人的努力,我国已经在南北极建立了自主的空间环境观测系统,     

日侧弥散极光对太阳风动压增强的响应

太阳风动压的显著变化能导致沉降进入极区电离层的能量粒子通量以及磁层-电离层电流系发生扰动。磁层高能粒子沉降到极区上层大气并与中性气体碰撞所激发的弥散极光,能够对这种扰动做出相应的响应。基于斯瓦尔巴特（Svalbard）群岛新奥尔松（Ny-?lesund）地区北极黄河站优越的地理优势,我们利用安装在黄河站的极光全天空成像仪观测到了日侧弥散极光对太阳风动压增强的响应。通过2006年1月2日事件观测显示,随着太阳风动压的增强,日侧弥散极光在极光卵赤道向部分首先点亮并逐渐向高纬扩展,同时地磁环境也受到相应扰动影响。我们认为,随着太阳风动压的增强,日侧磁层顶受到压缩,磁层内波粒相互作用导致投掷角散射增强,使得沉降进入极光卵赤道侧电离层的高能粒子数密度增大,进而导致日侧弥散极光强度增强。     

利用GPS技术遥感北极黄河站可降水量的研究

利用地基GPS的手段对北极黄河站可降水量进行了研究,分析了影响可降水量计算的三个因素:天顶总延迟、天顶干延迟和大气加权平均温度,验证了天顶总延迟和天顶干延迟的可靠性,得到了适合北极黄河站区的大气加权平均温度模型,并且将GPS可降水量与无线电探空的结果进行了比较,得到两者差值的标准差优于2 mm。     

基于相干多普勒测风激光雷达的南极中山站低空大气风场应用研究

极区大气作为整个地球大气系统中的重要组成部分,其风场结构与变化关系到全球大气系统的运动.为更好地研究南极低空大气风场特性及其时空变化特征,在中国第36次南极科学考察度夏期间,山东省科学院海洋仪器仪表研究所将研制的相干多普勒测风激光雷达部署到南极中山站,经过现场安装调试,激光雷达从2020年1月8日正式开展业务化观测.观...     

南极臭氧洞期间中山站和昭和站大气臭氧的中期振荡特征

本文用１９９３和１９９４年７－１２月中山及昭和站大气臭氧观测资料和１９９３年７－１２月中山站地面温度，气压及戴维斯站探空资料，对南极臭氧洞期间中山站和昭和站的中斯振荡特征进行了研究。结果表明：准一周和准二周振荡是南极地区大气臭氧和各层次温压参数普遍存在的两种主振荡周期，且在不同年份其振荡强度也有所不同。     

南极中山站地磁脉动的观测分析

本文分析的是１９９２年２月９日至１９９３年２月９日在南极中山站记录的各种地磁脉动的观测资料，并对各种地磁脉动的激发机制进行了初步讨论。通过南极中山站地磁脉动观测资料分析，了解高纬地区地磁脉动的形态特征，对南极极隙区高空大气电磁环境、太阳风和磁层相互作用等现象有进一步的认识。     

移动式极地大气参数测量系统I.研制与试观测

研制了移动式极地大气参数测量系统。采用温度脉动仪和三维超声风速计分别对大气湍流强度C2n进行测量。在合肥和上海两地进行了约500 h的仪器性能测试,结果显示仪器运行稳定、两种方法测得的C2n符合得很好。仪器将在2013/2014年度中国第30次南极科学考察泰山站建站期间首次对泰山站的C2n进行测量、越冬期间首次对中山站的C2n进行测量,并计划在2014/2015年度第31次南极科学考察期间对昆仑站的近地面大气湍流强度进行测量。     

南极中山站臭氧洞期间O_3廓线的观测研究

本文主要分析了１９９５年臭氧洞期间在中山站用Ｂｒｅｗｅｒ臭氧仪通过Ｕｍｋｅｈｒ（逆转）方法观测和反演得到大气臭氧垂直高度分布的变化情况，并与Ｏ３洞闭合后及１９９５年１～３月的Ｏ３廓线测量结果进行了对比，同时还与国外测站的资料进行了对比，指出南极臭氧洞期间大气臭氧的减少主要发生在平流层下层（１４～２５ｋｍ），这说明发生在平流层气溶胶冰晶云（ＰＳＣ）表面的非均相催化反应主要发生在１４～２５ｋｍ高度。     

南极地区地磁扰日变化S_D场特征

利用南极地磁资料研究了地磁扰日变化ＳＤ场特征。１）ＳＤ场变化不如Ｓｑ场变化规则,无明显的昼夜差异;太阳活动高年（１９９１年）比下降年（１９９４年）ＳＤ场变化更强烈。２）极隙区中山站ＳＤ场变幅比亚极光区长城站和北半球低纬区北京台的ＳＤ场变幅大１０倍以上。３）中山站Ｓ０Ｄ（Ｈ）变化呈“正弦波”形态,与长城站和北京台Ｓ０Ｄ（Ｈ）变化形态相反。４）中山站Ｓ０Ｄ等效电流矢量在早晨－下午（０２～１５ｈ）矢量方向为反时针西向,下午－夜间（１５～０２ｈ）矢量方向为顺时针东向,这是由极区东向、西向电射流和极区电流涡旋所引起;长城站与北京台Ｓ０Ｄ等效电流矢量很小,这是由极区东向和西向电射流的影响所致。     

南极中山站电离图所显示的高纬现象

在南极中山站使用ＴＤ－４Ａ测高仪，从１９９０年３月至今已取得了１０万余帧的电离图记录。由于中山站处在极尖区附近这样一个特殊位置，所以这些电离图能显示出大多数高纬现象，诸如极光卵现象、ＦＬＩＺ（Ｆ层不均匀区）现象、倾斜Ｅｓ和空白现象、Ｆ区磁纬中午现象、Ｅ和Ｄ区的粒子沉降效应，以及粒子Ｅ层（夜间Ｅ层）现象等。本文对这些现象进行了描述和初步分析。     

南极长城站气象观测与研究

1980年以来,中国对南极的气象观测和研究已取得了显著进展.1985年2月在乔治王岛建立了南极长城气象站,国际站号为89058,此后一直进行天气观测,并向世界天气监视网发出报告.近年来,根据观测资料并结合南极和南半球其他资料,开展了极区气旋、影晌南极半岛的天气系统、大气化学、高层大气、辐射特点、南极海冰状态与气候变化关系等项目研究.这些研究对了解南极当地气候的形成、发展和变化及其对全球气候的影响提供了重要资料.     

The capabilities of the EISCAT Svalbard Radar for inter-hemispheric coordinated studies

In this article we want to present the EISCAT Svalbard Radar (ESR) in some detail, as well as some of the instruments of interest for ionospheric and magnetospheric research that are located in the vicinity of it. We particularly describe how this instrument cluster, close to the geomagnetic conjugate point of the Chinese Antarctic Zhongshan Station, can contribute to inter hemispheric coordinated studies of the polar ionosphere.     

南极验潮进展及中山站验潮策略

介绍了潮汐观测的方法、最新成果以及南极验潮的进展;分析了南极中山站潮汐观测现状,考虑了南极特殊的自然环境,并参考南极其他站的经验,为改进中山站目前的验潮系统提出了可行方案。     

南极春季中山站地区大气臭氧和NO_2的变化特性

利用可见／紫外差分吸收光谱学方法，在１９９１年南极臭氧洞期间对中山站地区的大气臭氧和ＮＯ２含量进行了测量。分析结果指出，对中山站地区而言，１９９１年大气臭氧含量的迅速减少开始于８月中旬，到１０月３日达最低值，并很快于１０月７日恢复到正常值。大气臭氧和ＮＯ２的变化有很好的正相关性，相关系数达０．６９；臭氧洞期间，ＮＯ２含量一直处于低值，且层的高度较高。这表明１９９１年春季中山站地区臭氧含量的减少不是由奇氮的的催化损耗过程所致     

THE INFLUENCE OF THE COSMIC RAY FORBUSH DECREASE ON THE LOW IONOSPHERE IN THE POLAR REGION

Used the ionization theory of the cosmic ray charged particles in the polar ionosphere, the influence of the cosmic ray Forbush decrease on the low ionosphere in the polar region is studied in this paper. The relationship between the Forbush decrease and the cosmic noise absorption during the polar night is analysed based on the data recorded by a Riometer at Antarctic Zhongshan Station (69° 22′24″S, 76°22′40″E). The relation of between the cosmic ray Forbush decrease and the cosmic noise absorption is well interpreted by means of the ionizaiotn theory.