1987年9月23日日环食引起的电离层扰动

本文利用武汉电离层观象台的高频多普勒台阵、TEC台阵和加密频高图等多种观测资料,分析了1987年9月23日发生在我国境内的日环食的电离层效应,简要地讨论了光食过程的电离层变化,着重研究了食后电离层扰动以及这种效应的高度演变和传播特征.结果表明:1.在不同高度上电离层的光化过程的弛豫时间不同,光食效应有明显的高度差异;2.食后出现了电离层行扰,这种扰动的特性随高度变化十分复杂,但不同高度上扰动的水平传播方向都指向日食中心带.这种扰动的激发源不在环食中心带内,它的激发可能与日食时大范围的大气冷却收缩所引起的低层大气运动的不稳定性有关.     

一次日食电离层效应模拟研究

用120°E经度链附近台站电离层垂测资料和一个二维低纬电离层理论模式探讨1995年10月24日日食电离层效应．在日食条件下只考虑日食区计算太阳EUV辐射减少．模式结果显示：（1）日食期间较低高度电离层光食效应显著,电子浓度跟随食分迅速变化,在食甚后浓度减少达到最大。较高高度电离层对日食响应延迟.（2）低纬地区日食日f₀.F₂比控制日低,而h_mF₂比控制日高．在低纬度地区日食带来的影响相对较大·（3）赤道附近h_mF₂食甚后有一突变,出现日食F₁.5层。（4）食甚后海口纬度附近F层受日食影响持久,而f₀F₂在赤道附近出现第2次下降．最后对低纬日食电离层效应的动力学因素进行了初步的讨论．     

一次日食电离层效应的CT初步研究

利用电离层CT方法研究了1995年10月24日日全食的电离层效应.文中针对电离层CT重建剖面日变化不连续的情况,提出了一种基于奇异值分解(SVD)技术的时域插值方法.利用该方法提取该次日食所产生的电离层效应,得到日食引起较低高度上的光化学作用减弱以及输运过程改变等电离层效应的图像,发现较低高度上的光化学过程随着日食的结束而得到恢复,而日食对输运过程造成的影响在食甚之后约2h表现得最为强烈.对同时得到的垂直总电子含量(QTEC)的纬度-时间分布图进行分析也得到与此相应的结果.     

日食电离层效应

本文分析了1987年9月23日日环食期间,我国14个电离层站和1988年3月18日日全食期间两个站的垂测仪和偏振仪记录,并综合50年代以来历次日食电离层效应的观测结果,证实:1.E层和F₁层光食效应明显,F₂层动力学效应显著;2.f₀F₂存在日食日值大于、小于或等于控制日值三种典型情况;3.TEC食变曲线有凹陷和不凹陷两种典型情况,甚至出现日食日值大于控制日值的异常现象. 本文对F₂层和外电离层的动力学特征作了定性讨论,认为:空间等离子体温度急剧下降和沿场扩散是F₂层和外电离层日食效应的最主要因素;而磁赤道上空等离子体的沿场扩散、“喷泉”效应,热层风和全（环）食带方位是影响位于磁赤道异常区各电离层站日食电离层效应的主要因素.     

1987年9月23日日环食的电离层波动现象

本文给出了利用高频天波返回散射雷达对1987年9月23日日环食电离层效应的观测结果.分析表明,日食期间在日环食带电离层存在明显的不均匀结构和小尺度的波动,而日食过后在见食电离层区域出现大尺度的波动现象.     

1987年9月23日日环食的电离层波动现象

本文给出了利用高频天波返回散射雷达对1987年9月23日日环食电离层效应的观测结果.分析表明,日食期间在日环食带电离层存在明显的不均匀结构和小尺度的波动,而日食过后在见食电离层区域出现大尺度的波动现象.     

与日夜交替线移动相关的中尺度电离层扰动GPS网观测

本文选取由国际GPS服务中心(IGS)提供的北美中纬度地区GPS网TEC观测数据,通过多通道最大熵频谱分析方法研究了2005年（太阳活动低年）地磁活动平静期间日出和日落时由于日夜交替线的移动而激发的中尺度电离层扰动(MSTID),并统计分析其季节变化特性.结果表明：(1) 日出或日落期间,在中纬度地区经常观测到由日夜交替线移动激发的中尺度电离层扰动.扰动主要沿日夜交替线运动方向传播,平均持续时间约2～3 h;振幅在0.2～0.8 TECU之间,水平波长,水平相速度和周期分别为300±150 km,150±80 m/s和25±15 min;(2) 由日夜交替线移动激发的中尺度电离层扰动在春秋分出现率较少;在夏季,扰动在黄昏时出现率达最大值,在日出后少量出现;而冬季则日出后的扰动效应更为明显.分析表明,在中纬地区,这种扰动出现率随季节的变化与不同季节的日出日落时刻太阳EUV辐射通量变化过程的快慢,以及电离层中离子损失过程快慢有关.     

非单一电离层扰动场的台阵探测分析

真实的ＴＩＤ一类大尺度电离层扰动是非平稳和色散的，而且是统计非单一的．本文首先给出了描述这种真实扰动场的数学模型，进而导出了联系台阵探测可测量与扰动场传播参量的观测方程，在此基础上提出了求解观测方程的时频分析方法．这一台阵探测数据分析的新方法，既能分离出非单一电离层扰动场中各种准单一扰动成分，又能获得准单一扰动成分传播参量随时间的演变和随频率的色散．分析实例表明，本文方法分辨率好，精度高，结果可靠，是适用于ＴＩＤ一类大尺度电离层扰动台阵探测数据分析的有效方法．     

单层模型对GNSS海啸电离层扰动探测的影响分析

本文全面分析了电离层单层模型高度以及投影函数对GNSS海啸电离层扰动探测的影响.利用GNSS计算的电离层扰动绝对空间分布位置随单层高度变化而变化,但对同颗卫星而言,其相对空间分布位置随单层高度变化较小.采用投影函数将倾斜方向的电离层扰动转化到垂直方向上,可以消除海啸传播方向垂直平面外的不一致性;由于电离层扰动存在水平梯度,不能消除海啸传播方向垂直平面上的不一致性.为了减弱单层模型参数对GNSS海啸电离层扰动探测的影响,在数据处理时,除了选择最大电子密度高度作为单层模型高度,还应当对每颗卫星单独进行分析.     

近半个世纪以来发生在中国境内十次日食的电离层效应分析

本文总结了发生在中国境内的十次日食电离层效应的观测结果和理论解释,是已发表的讨论日食地磁效应的姊妹篇。从1936年6月19日到1981年7月31日的十次日食跨越了近半个世纪。本文讨论了下述问题:（1）各次日食的f₀E、f₀F₁、f₀F₂的变化;（2）电离层温度变化与暂态现象;（3）日食与E及扩展F层;（4）日食电离层效应与地磁日食效应的比较;（5）对今后开展日食工作的意见。本文主要论述我国学者的九次电离层效应的观测结果,不包括由于抗日战争中断的1941年9月21日的日食电离层效应的观测结果。     

利用GPS计算TEC的方法及其对电离层扰动的观测

在总结用ＧＰＳ研究电离层电子总量ＴＥＣ的数据处理方法基础上,分析了利用伪距观测量和载波相位观测量计算电离层ＴＥＣ的特点及误差来源．在处理过程中考虑了卫星的硬件延迟偏差,分析了应用ＩＲＩ模型进行接收机硬件延迟偏差修正的可能性,发现利用少量ＧＰＳ数据和ＩＲＩ模型修正接收机硬件延迟偏差有一定的困难．最后,利用一些ＧＰＳ观测数据有针对性地研究了电离层对若干次扰动事件的响应．包括一次大的太阳耀斑期间的电离层ＴＥＣ变化、一次较典型的电离层行扰以及日食期间的电离层ＴＥＣ的相对变化等电离层物理问题．结果表明,利用该方法计算ＴＥＣ的精度可满足电离层扰动现象的研究．     

电离层高频多普勒记录在扩展-F研究中的应用

本文通过观测实例探讨并论证了电离层高频多普勒观测在扩展-F研究中的应用.实例和相应分析表明:首先,由于高频多普勒记录的时间连续性,有利于从观测角度了解扩展-F的时间演化过程;其次,高频多普勒偏移对不规则结构造成的回波弥散、对不同尺度行进电离层扰动(TID)以及耀斑引起的突然频率偏移(SFD)效应都很敏感,这些现象在记录上出现的时间关系有利于了解扩展-F的触发因素或扩展-F与其他电离层背景扰动之间的联系或相互作用;最后,高频多普勒记录对于持续时间较长(几小时以上)或很短(小于1小时)的扩展-F都能够完整地反映,不会产生因为观测间歇形成的缺失,也可以有效区分究竟是连续一次还是一段时间内断续的扩展-F现象.高频多普勒观测有其自身的优点同时也具有一定的局限性,本文对其局限性诸如缺乏空间分辨率等也做了分析.指出发挥高频多普勒观测的优势,综合应用多种资料,通过不同手段的数据分析和比较,可以更好地为电离层扰动的物理机制和预报研究提供正确的观测依据.     

一九八○年二月十六日日食时瑞丽上空F_2层的变化

本文着重考察了日全食时F_2层的形态,对其形成机制进行了理论探讨。按实测的形态特征可将F_2层分为三个区域,在该三区中光化学与动力学效应的相对作用是不同的。作者认为,日食时电子温度变化引起电离层等离子体的热收缩,是这次日食时F_2层形态形成的主要原因。     

Ionospheric behavior over Europe during the solar eclipse of 3 October 2005

An annular eclipse occurred over Europe in the morning hours of 3 October 2005. The well-defined obscuration function of the solar radiation during the eclipse provided a good opportunity to study the ionospheric/thermospheric response to solar radiation changes. Since the peak electron density behavior of the ionospheric F2 layer follows the local balance of plasma production, loss and transport, the ionospheric plasma redistribution processes significantly affect the shape of the electron density profile. These processes are discussed here based on a comparison of vertical incidence sounding (VS) and vertical total electron content (TEC) data above-selected ionosonde stations in Europe. The equivalent slab thickness, derived with a time resolution of 10 min, provides relatively good information on the variation of the electron density profile during the eclipse. The computations reveal an increased width of the ionosphere around the maximum phase. As indicated by the available measurements over Spain, the photo production is significantly reduced during the event leading to a slower increase of the total ionization in comparison with the neighboring days. The supersonic motion of the Moon's cool shadow through the atmosphere may generate atmospheric gravity waves that propagate upward and are detectable as traveling ionospheric disturbances at ionospheric heights. High-frequency (HF) Doppler shift spectrograms were recorded during the eclipse showing a distinct disturbance along the eclipse path. Whereas the ionosonde measurements at the Ebro station/Spain in the vicinity of the eclipse path reveal the origin of the wave activity in the lower thermosphere below about 180 km altitude, the similar observations at Pruhonice/Czech Republic provide arguments to localize the origin of the abnormal waves in the middle atmosphere well below the ionospheric heights. Although ionosonde and HF Doppler measurements show enhanced wave activity, the TEC data analysis does not, which is an indication that the wave amplitudes are too small for detecting them via this interpolation method. The total ionization reduces up to about 30% during the event. A comparison with similar observations from the solar eclipse of 11 August 1999 revealed a quite different ionospheric behavior at different latitudes, a fact that needs further investigation.     

Propagation of radio waves reflected from the ionosphere during a solar eclipse

Summary The article first describes in chronological order the observations on the propagation of radio waves during the solar eclipses, and the development of the conflicting results on the similar transmissions of radio signals. The general theory of the absorption of radio waves in the ionosphere is briefly described and therefrom a method is derived to estimate the variation of the absorption of obliquely incident radio waves during a solar eclipse.The variation of field-strength can be studied in terms of the relationship between the vertical incident equivalent frequency of the signals and the critical frequencies of the ionospheric layers at the regions of reflection. The total absorption of radio waves consists of the non-deviative absorption in theD region and the deviative absorption in the higher layers of the ionosphere. During the eclipse, theD region absorption decreases in phase with the progress of the eclipse, but the variation of deviative absorption may differ in each observation. The deviative absorption is large when the equivalent frequency is close to the critical frequency of the layer reflecting the waves or of the layer just penetrated by the waves. The changes in the deviative absorption during an eclipse can be estimated on the basis of the variation of the critical frequencies of the ionospheric layers. The resultant changes in the total absorption during a solar eclipse may thus be estimated. The different types of field strength variation expected during an eclipse are given.The observations of the vertical incident absorption of radio waves and the field strength variations of obliquely incident continuous wave radio signals during the solar eclipse are described and the changes are explained on the basis of the above theory.