H2释放扰动电离层的数值模拟

由于电离层中分子性离子与电子的复合要比氧离子与电子的复合快得多,因此H₂在电离层高度释放可有效地引起电子的消耗。本文基于一个包括中性气体扩散方程和离子化学反应方程的二维动力学模型,对H₂在电离层高度释放过程进行了数值模拟研究,并分析了不同释放条件下的电子扰动特性。结果表明:1)500 mol H₂释放后,迅速向周围空间扩散,释放中心处的电子密度30 s内下降了近4%,F₂层临界频率下降了1%左右;2)在不同高度处释放H₂时,最大的电子密度相对变化率并不是在峰值高度附近处释放时出现的;3)释放化学物质的量越多,电子密度的扰动幅度也越大,但两者之间并不存在线性关系;4)相同量的H₂在电离层峰值高度处释放,白天的电子密度扰动幅度要大于夜间的扰动幅度。     

雷暴闪电放电活动对电离层影响的研究进展

雷暴中的闪电放电能够产生强静电场以及电磁辐射场,从而对空间电离层产生重要影响,引起电离层电子密度分布的扰动。研究表明:闪电放电引起电离层扰动的方式有两种:直接耦合和间接耦合。其中,直接耦合主要来自于闪电产生的准静电场及电磁场的作用,在甚低频 (VLF) 反射信号上表现出快VLF事件, 而间接耦合主要是闪电低频电磁波在传播过程中与磁层相互作用,在辐射带产生闪电诱导电子沉降 (LEP) 现象。雷暴闪电活动能够改变电离层从D层到F层的电子密度分布,影响对流层大气和电离层之间的场,导致中高层瞬态放电淘气精灵 (elves) 及红闪 (sprite) 等现象的激发。闪电VLF传输反射信号可用于反演电离层密度的变化,目前已成为一种探测电离层扰动的常用方法,而引起电离层扰动的强度不但和闪电放电参量密切相关,也和闪电放电过程、类型有关。该文重点阐述了闪电放电与电离层直接耦合和间接耦合作用以及导致的相关现象。     

台风期间厦门电离层变化的一次特例分析

文中利用中国气象局厦门电离层监测站的电离层频高图数据,研究了2007年登陆地点在厦门附近地区的3次台风登陆事件期间厦门电离层的变化,分析比较了台风登陆前后F2 层临界频率(foF2)的相对变化、电离层Es和扩展F出现率等,结果显示这3次台风登陆均导致电离层foF2扰动,偶发E层(Es)和扩展F的出现率在3次台风临近登陆和登陆后都有明显的增加.台风圣帕(Sepat)登陆前一天,电离层foF2出现了相对月中值达40%(约4 MHz)的增强,登陆后电离层foF2迅速降低到月中值水平;台风韦帕(Wipha)登陆后电离层foF2从登陆前的略高于月中值的水平迅速下降到月中值以下(降幅达30%)并持续4天.台风罗莎登陆前的2天内电离层foF2低于月中值,台风罗莎登陆当天电离层foF2恢复到月中值水平,随后foF2出现了1天的下降和连续3天的增强.初步分析认为由于台风登陆前后,强烈的海气、陆气相互作用可能影响到电离层高度,从而导致对电离层foF2、Es和扩展F等参量发生变化.利用Wang(2005)提出的CoP机制,可以较好地解释台风登陆导致foF2下降,但文中发现在台风临近登陆出现的foF2上升的现象,则需要进一步深入分析研究.     

台风期间电离层TEC的扰动响应分析

针对台风期间的电离层的扰动,利用1996—2004年在福建登陆的台风事件,选择电离层电子总含量(TEC)为对象进行研究,再选择参考点为同纬度不同经度地区的TEC为对照,分析两地TEC差值情况,以及台风期间两者的扰动响应.结果表明:在台风风速达到极值的时段内,部分区域内TEC会出现类似锯齿状的扰动,在之后一段时间内消亡;在风速逐渐趋于极值到极值消失的时段内,风速与TEC日平均值之间存在较强的负相关关系.     

COSMIC与FY-3C掩星电离层反演的比较

利用基于TEC的电子密度廓线反演方法,对2014年12月31日的COSMIC和FY-3C掩星任务的电离层掩星相位数据进行处理,将反演的电子密度廓线及电离层峰值参数分别与两个掩星任务的官方产品进行比较,发现两个掩星任务的反演结果与官方产品均具有较好的一致性.其中COSMIC反演结果与CDAAC官方产品的一致性略好于FY-3C反演结果与NSMC官方产品的一致性,且两个任务的NmF2的反演质量均优于hmF2的反演质量.但与COSMIC不同,FY-3C掩星电离层相位数据进行反演处理之前有必要进行滤波平滑预处理,且由于FY-3C非掩星时段的相位数据量太少,反演过程中不建议对TEC进行改正.     

寒潮期间电离层TEC与地面天气参数的相关性

利用1996-2004年间武汉地区发生的寒潮事件,分析了寒潮过境前后该地区电离层电子总含量TEC的变化情况及TEC与地面温度、压强之间的相关情况.结果表明:1)寒潮过境前,TEC分别有不同程度的波动,在2~3 d内完成一次升高和降低;2)在寒潮来临的标准日TEC有明显下降;3)寒潮过境后的5 d内,TEC出现类似"M"形的波动;4)寒潮过境前后,地面温度、压强和TEC之间表现出一定的正(负)相关.     

电磁波在电离层的传播特性研究

研究了折射率n与电子数浓度N_e及高度h之间的关系,并通过数值模拟对电子数浓度的高度剖面和折射率随高度的变化规律进行了分析.将模拟和实际观测出的频高图进行对比,发现在高电离层模拟值与实际值较相近,在低电离层则由于非线性关系及E_s层存在的效应,模拟值与实际值有较大的误差.     

电离层时空变化效应对星载及月基SAR成像影响:现状与展望

合成孔径雷达（SAR）作为一种主动传感器,具备全天时、全天候的观测能力,已广泛应用于对地观测中.然而,无线电信号在空间传播过程中会不可避免地受到电离层效应的影响,导致信号的相位、幅度发生变化,使得工作在电离层之上的SAR系统的成像性能受到干扰.本文分别从法拉第旋转、背景电离层和电离层不规则体三个方面介绍了电离层效应对不同轨道SAR系统成像性能的影响,并总结了电离层效应的补偿修正方案.最后,给出了电离层效应对星载和月基SAR成像影响的一些亟待解决的问题,以促进星载和月基SAR成像的发展及应用.     

基于陆基GNSS的电离层时间序列预报研究

为讨论不同时间序列模型对电离层垂直总电子含量（VTEC）的预报效果,在平静电离层条件下,采用载波相位平滑伪距法解算单站上空的电离层VTEC值,分别利用自回归积分滑动平均模型（ARIMA）与Holt-Winters指数平滑模型进行逐站建模,通过时长为9 d的样本序列实现3 d预报,并对预报值进行系统评估.结果表明,时间序列模型能够较好地反映预报期内的电离层VTEC变化情况,均方根误差均值不超5 TECU.此外,Holt-Winters乘法模型的预报值偏差最大,加法模型次之,ARIMA模型在11个测站的相对精度都高于Holt-Winters指数平滑模型,且其均方根误差峰值最小,具有最高的预报精度.     

NI 493.5 nm谱线Stark加宽估算闪电放电等离子体电子密度

依据青海地区一次闪电回击过程的光谱,分析了NI 493.5 nm谱线的Stark加宽效应,得到加宽在1.5～2.5 nm左右,通道不同位置的谱线两边显示出稍有一些不对称性;结合NI 493.5 nm线Stark加宽的半经验参数,对通道不同位置的电子密度进行了定量计算,得到平均电子密度是1.657×1017 cm-2,并与各位置处用Hα谱线半宽得到的电子密度进行了比较,证实用NI 493.5 nm和Hα谱线半宽得到的电子密度基本一致,由NI谱线的Stark加宽估算闪电等离子体电子密度是一种实用可信的方法.数据分析表明:随着通道位置的升高,电子密度略呈减小趋势;电子密度与谱线半宽近似呈线性关系.