2018年8月5日印度尼西亚地震震前电离层异常特征

基于2018年8月5日印度尼西亚地震震中（116.45°E,8.33°S）附近的澳大利亚达尔文站和位于震中磁力线共轭区域的武汉站的电离层测高仪观测数据,以及相同区域全球卫星导航系统接收机的观测数据,对该地震震前的电离层异常扰动特征进行了分析。结果显示,震前同时观测到了电离层F₂层临界频率（f_oF2）和总电子含量（TEC）时间序列的异常。基于岩石圈-大气层-电离层直流电场耦合模式和美国国家大气研究中心的热层-电离层环流耦合模式（NCAR/HAO TIEGCM）对震前震中及其对应磁力线共轭点区域的电子密度异常进行了模拟,模拟结果表明,在地震异常电场的作用下,地震区域及其对应半球的磁共轭区域的TEC和电离层F₂层峰值电子密度N_mF2发生了明显扰动。      

一种提取频高图中O波描迹新方法

垂测仪是研究电离层中最常用的仪器之一,目前各国在世界范围内布设了大量的垂测仪来对电离层进行常规观测.而这些垂测仪每天都会记录大量的频高图数据,因此自动度量频高图算法的研究则成为如何高效利用大量频高图数据来研究电离层的重要基础.由于频高图中O波描迹的提取,对于研究不同电离层高度反射回波的扰动特征具有重要的意义,因此本文提出一种新方法用于从频高图中自动提取O波描迹.该方法基于滑动窗口和图像投影技术,首先确定O波和X波描迹的交叉点,然后在此基础上利用O波X波在频高图中的不同分布特征,单独提取出O波描迹,并利用局部加权回归算法对提取的描迹进行拟合.通过云南普洱站记录的频高图数据对该算法进行验证,将自动提取的描迹与人工提取的描迹进行对比,可接受的比例大约85.3%.对比结果表明本文提出的算法能够较好的提取频高图中的O波描迹.     

基于武汉MST雷达的对流层顶观测研究

基于无线电探空仪和掩星的对流层顶观测虽然可以揭示对流层顶高度和温度的一些特性,但是在某一个地点的时间分辨率较低,资料的时间分辨率几乎都是以天计,同时所获得的对流层顶信息也不能直接反映对流层顶的产生、发展和消亡过程.借助于MST雷达具有高时间分辨率和连续性这一显著优势,实时、连续地获得对流层顶雷达回波,通过构建普适性雷达对流层顶判读模型,可以更好地研究对流层顶高度和结构形态的时空演化过程.探空仪对比实验表明:雷达方法观测对流层顶高度与气象学方法观测对流层顶高度相差约2 km,这应该和二者的探测机制相关.统计分析2012年全年雷达对流层顶回波差异值可以发现,雷达对流层顶高度的年平均值为13.3 km,标准差为0.65 km;对流层顶回波差异平均值约为11.7 d B,标准差为4.3 d B,雷达对流层顶回波差异值直接反映了雷达对流层顶结构的稀疏状态.同时本文利用Lomb-Scargle谱分析方法检测了对流层顶结构形态的扰动周期,结果表明大气潮汐波和行星波分量会影响对流层顶的结构形态.     

拉曼雷达重叠函数的模拟与校准

重叠函数的校准对地基激光雷达低空大气探测的准确性至关重要。目前被广泛用于校准拉曼激光雷达重叠函数的双通道实验标定法,需要满足弹性散射通道与氮气拉曼散射通道的重叠函数近似相等的前置条件。但实际仪器光路往往会偏离理想状态,使得该前置条件无法得到满足,导致校准失败。本文使用光线追踪法模拟重叠函数,计算了各种光路失调情况下弹性散射通道与氮气拉曼散射通道的比值,并引入了一种镜头遮蔽实验来评估双通道实验标定法的前置条件是否得到满足。数值模拟结果表明,当雷达接收面的不同象限被遮蔽时,如果弹性散射通道与氮气通道的信号强度比值基本保持不变,则满足前置条件;如果弹性散射通道与氮气通道的信号强度比值有显著差异,则可判定仪器光学系统失调,需要调整直至满足上述前置条件时才能使用双通道实验标定法标定。利用该方法对南京市气象局安装的拉曼激光雷达进行了光路测评和调整,并与CCD(charge-coupled device)侧向成像激光雷达观测信号做对比,结果显示调整后的定标效果更好。