利用气辉测量结果研究高频电波加热电离层实验中电子能量分布

研究了高频电波加热电离层实验期间电子能量分布函数,利用美国HAARP和欧洲EISCAT实验中630.0 nm、557.7 nm与844.6 nm等气辉辐射测量结果,给出了在红光与绿光强度比值小于10和比值大于等于10两种情况下电子能量分布函数表达式,在3~100 eV电子能量范围内,分段幂指数因子随电子能量的增加而下降,并利用获得电子能量分布函数对其他电离层加热期间气辉辐射进行计算,红光与绿光辐射强度之比与实验测量结果相符,从而验证了获得的电子能量分布函数.     

反应HO2+O→OH+O2对OH夜气辉辐射的贡献

本文探讨了OH Meinel夜气辉辐射的光化学模式,给出OH(ν≤9)分子数密度分布的计算通式,重点研究了化学反应HO2 O→OH(ν≤6) O2对ν≤6各振动能级上OH分子数密度分布以及(ν′—ν″)(ν′≤6)振动带气辉辐射的影响.结果表明,该反应对数密度的贡献随振动能级的减小而增大,对(ν′—ν″)振动带辐射的贡献随着较高振动能级ν′的减小而增大,以春分时为例,它可使第1振动能级上的OH分子最大数密度和(1—0)带的最大辐射率增加约33%,第6振动能级上的最大数密度和(6—ν″)带的最大辐射率增加约7%,(1—0)带的辐射强度增加约30%,(6—ν″)带的强度增加约11%.该反应使各振动能级上分子数密度的高度分布剖面以及各振动带体辐射率的高度分布剖面变宽,最大数密度、最大发射率所处的高度下降1km左右.此外,该反应的影响程度随着原子氧密度的降低而增大,随着温度的升高而增大,并且在夏至时最大,在冬至时最小.     

基于630nm气辉观测数据的电离层等离子体泡共轭特性统计分析

文章利用美洲地区两台地磁共轭的全天空气辉成像仪2014～2017年630nm波段的观测数据,提取了电离层等离子体泡信息,统计分析了两站等离子体泡出现的共轭特性和规律,包括共轭等离子体泡出现频次和时间分布、条带宽度和中心位置、漂移速度等特征.研究结果表明:共轭对称的视野窗口内同时观测到的等离子体泡事件的发生率约84%;共轭等离子体泡条带宽度都集中在100km左右,且南北半球宽度差主要在30km以内;共轭等离子体泡中心位置距离在50km以内;共轭等离子体泡的漂移速度相当一致,但北半球较南半球快约10%.文章研究结果证实了等离子体泡共轭现象的一般性,并有少量的不对称现象出现,且认为是半球间背景电离层环境差异导致的.文章还给出了IGRF模型下等离子体泡共轭存在的可能误差范围,为等离子体泡共轭区域预报提供支持.     

反应HO2+O→OH+O2对OH夜气辉辐射的贡献

本文探讨了OH Meinel夜气辉辐射的光化学模式，给出OH(ν≤9)分子数密度分布的计算通式，重点研究了化学反应HO\-2+O→OH(ν≤6)+O2对ν≤6各振动能级上OH分子数密度分布以及(ν′—ν″)(ν′≤6)振动带气辉辐射的影响.结果表明，该反应对数密度的贡献随振动能级的减小而增大，对(ν′—ν″)振动带辐射的贡献随着较高振动能级ν′的减小而增大，以春分时为例，它可使第1振动能级上的OH分子最大数密度和（1—0）带的最大辐射率增加约33%，第6振动能级上的最大数密度和（6—ν″）带的最大辐射率增加约7%，（1—0）带的辐射强度增加约30%，（6—ν″）带的强度增加约11%.该反应使各振动能级上分子数密度的高度分布剖面以及各振动带体辐射率的高度分布剖面变宽，最大数密度、最大发射率所处的高度下降1 km左右.此外，该反应的影响程度随着原子氧密度的降低而增大，随着温度的升高而增大，并且在夏至时最大，在冬至时最小.     

利用GPS三频数据计算电离层垂直总电子含量变化率

研究了通过采样间隔为1 s的GPS三频载波相位观测数据计算1 Hz电离层垂直总电子含量变化率（RVTEC）的方法,推导了直接采用双频载波相位观测量计算RVTEC的公式,对一般空间环境与电离层活动剧烈两种条件下L1L2、L1L5、L2L5三种载波相位组合计算的RVTEC进行了一致性分析,给出了通过三频载波相位观测数据计算电离层RVTEC的修正方法,比较了X射线太阳耀斑期间RVTEC与由传统方法计算的总电子含量变化率（ROT）响应,在双星串飞编队测高模式下对计算方法进行了应用.结果表明,L1L2、L1L5两种组合之间的一致性较好,由L1L2、L1L5组合计算的RVTEC的中误差约为0.004 TECu/s,RVTEC较ROT更能体现TEC变化的细节,在双星串飞编队测高模式下海面高梯度的计算中,电离层延迟之差可以忽略.

     

利用半参数核估计法预报全球电离层总电子含量

本文将半参数平差模型引入电离层球谐函数系数的预报中,建立了半参数球谐函数模型（Semiparametric-Spherical Harmonic,Semi-SH）来预测全球电离层总电子含量.首先,通过快速傅里叶变换获得球谐函数系数的周期和振幅,将振幅高的主周期归入趋势函数,振幅低的剩余周期归入随机信号,建立了半参数模型,同时利用核估计方法拟合趋势函数,解算随机信号,并在时间域上进行外推,得到了预报时间的球谐函数系数,代入15阶电离层球谐函数模型,最后得出电离层总电子含量（Total Electron Content,TEC）的预报值.本文基于欧洲定轨中心（CODE）发布的球谐函数系数进行电离层TEC长期预报和短期预报分析,其中长期预报采用四年预报两年的模式对球谐函数系数进行预报,短期预报设计了三个算例,采用前30天预报后一天的模式,分别预报1天、滑动预报7天和滑动预报30天.实验结果表明：长期预报能够较好地反映全球电离层TEC的变化趋势和波动情况,Semi-SH模型对全球电离层TEC平均值（Mean TEC global,MTEC_global）的拟合值和预报值与MTEC_global实际值的相关系数分别为0.8743和0.8010,呈现出高度相关性.短期预报中,在太阳活动高年和太阳活动低年,Semi-SH模型在中纬度地区预报精度较CODE发布的电离层TEC 1天预报产品（CODE'S 1-Day Predicted GIM,C1PG）有较大提升,在高纬度与低纬度地区两种模型预报精度相当;Semi-SH模型在太阳活动高年和太阳活动低年30天滑动预报精度的均值均高于C1PG模型.实验结果说明了Semi-SH模型预报电离层TEC值的有效性.

     

接收GPS卫星信号测量电离层总电子含量结果的初步分析

利用ＲｏｇｕｅＳＮＲ─８ＣＧＰＳ卫星接收机进行电离层总电子含量（ＴＥＣ）的观测。介绍了基本分析方法以及在新乡和南宁两地初步测量结果。结果表明，新乡的ＴＥＣ特性反映了中纬地区电离层的变化特征，而南宁的ＴＥＣ特性则反映了电离层的赤道异常的某些特征，显示了赤道异常峰的南北向移动的特点。     

一九八○年二月十六日日全食电离层电子总含量的观测

本文介绍了1980年2月16日日全食时,在云南鹤庆县（100°12′E,26°35′N）,测量日本ETS-Ⅱ同步卫星136MHz信标法拉弟旋转所得到的一些主要观测结果:（1）电子总含量的日变曲线中出现提前日落现象;（2）F区峰下电离对法拉弟旋转的贡献在日食期间相对变小;（3）没有出现与日食明显有关的声重波扰动。     

一九八○年二月十六日日全食电离层电子总含量的观测

本文介绍了1980年2月16日日全食时,在云南鹤庆县（100°12′E,26°35′N）,测量日本ETS-Ⅱ同步卫星136MHz信标法拉弟旋转所得到的一些主要观测结果:（1）电子总含量的日变曲线中出现提前日落现象;（2）F区峰下电离对法拉弟旋转的贡献在日食期间相对变小;（3）没有出现与日食明显有关的声重波扰动。     

利用COSMIC低轨卫星对GPS信号的顶部TEC观测资料研究等离子体层电子含量的变化特征

本文尝试利用COSMIC低轨卫星对GPS信号的顶部TEC观测资料研究等离子体层电子含量(简称PEC)的变化规律.首先介绍从低轨卫星对GPS的顶部TEC观测资料提取等离子体层垂直电子含量的方法,然后利用该方法提取2008年全年的PEC数据,进而研究了2008年这一太阳活动低年PEC随地磁纬度(MLAT)、磁地方时(MLT)以及不同季节的变化规律.此外,还利用提取的120°E和300°E经度链上的数据对比研究了PEC的经度变化情形.研究结果表明:(1)PEC主要集中分布在磁赤道±45°之间的一个绕地球的环带状区域中;(2)PEC表现出以下的昼夜变化规律特征:白天时段之值高于夜间,约在12-16MLT之间达到最高峰值,而最小PEC值出现在日出前大约4-5MLT左右的时段;(3)相比其他季节月份而言,PEC在北半球夏季月份(5-8月)具有最小值;(4)PEC存在明显的经度变化,不同经度链上的PEC存在不同的季节变化特征.     

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.     

基于CHAMP、GRACE和COSMIC掩星数据的全球电离层h_mF_2建模研究

基于CHAMP、GRACE和COSMIC的电离层h_mF_2掩星数据,采用最小二乘法建立了一个包含地磁和太阳活动、经度、地方时、年积日和纬度信息的非线性多项式h_mF_2模型(Nonlinear Polynomial Peak Height Model—NPPHM).利用GRACE掩星数据对NPPHM与IRI2012进行了独立检验,结果显示这两个模型在2008年与GRACE数据的相关系数分别为0.798和0.532,均方根误差分别为25.97km和44.56km;在2012年,相关系数分别为0.732和0.488,均方根误差分别为31.39km和42.83km.选取全球不同地区14个测高仪站点数据,并引入相似离度对这两个模型的精度进行了评估,结果表明,NPPHM的相似离度远小于IRI2012,更加接近测高仪观测值.使用Athens站2003—2013年数据对模型进行了检验,结果显示IRI2012与Athens站测高仪数据的平均偏差达到8.11%,NPPHM则只有3.53%,并且在太阳活动低年及每年10月NPPHM的精度要明显高于IRI2012.此外,NPPHM也能够较好模拟出h_mF_2的日变化、季节变化及赤道异常等特性.     

Relationship between H2 release and seismicity on Xiadian Fault

After analyzing systematically the dynamic variation of released H₂ in Xiadian Fault during 1990–1996 and studying the whole data of earthquakes in the Beijing area during this period, we have found that the quantity of underground H₂ release relates closely to earthquake activities. From the chart of annual frequency-magnitude of earthquake activities, the chart of H₂ dynamic variation and release intensity, we have discovered that H₂ release concerns with not only earthquake scale but also its frequency-magnitude. The higher earthquake scale and frequency-magnitude, the larger the released H₂ quantity and its abnormal range.     

Monitoring the 2004 andesitic block-lava extrusion at Volcán de Colima,México from seismic activity and SO2 emission

The 2004 andesitic block-lava extrusion at Volcán de Colima, México was accompanied and followed by numerous seismic signals associated with rockfalls, pyroclastic flows and explosive events. We analyze temporal variations in the number of rockfalls and explosions, the seismic signal duration of rockfalls and the energy of the explosion and compare this with both the rate of magma discharge and SO₂ emission. Characteristics of seismic signals and SO₂ emission are compared with those observed during the 1998–1999 Volcán de Colima block-lava extrusion. For both eruptions, the explosive activity was low during the lava extrusion and increased after its termination. The variation in the daily number and the total duration of rockfall seismic signals gives a good reflection of the development of the lava emission process. An increase in magmatic degassing (SO₂ flux) was observed some days before the onset of lava extrusion. The degassing strongly decreased some days before the peak in the rate of the 1998–1999 lava emission but reached its peak together with the peak in the rate of the 2004 lava emission. These features of seismic activity and SO₂ emission demonstrate that they are good tools for monitoring the extrusion process.     

地电场数据分析方法在华北地区的应用

应用VAN法、波形分析法、潮汐谐波分析等对华北地区观测资料质量较好的地电场台进行研究,结果表明,华北地区地电场波形日变幅度范围为2.35—11.12 mV/km;VAN法在华北地区有一定的震例对应,如2003年5月22日河北唐山M_L 4.1、2006年7月4日河北文安M_L 5.1、2010年3月6日河北滦县M_L 4.7等地震前河北昌黎地震台都曾记录到地电场异常信号,存在震前地电场SES的场地效应;华北地区岩体裂隙优势方位α角一致性较差,波动范围约为20°。     

基于不同模型的河口区水产养殖塘水-气界面CH4气体传输速率及扩散通量研究

模型估算法是水-气界面甲烷（CH₄）通量监测的主要方法.本研究选择6种不同的参数化模型方法估算了2015年6、8和10月两个亚热带河口养殖塘水-气界面CH₄传输速率（k_x）及其扩散通量,探讨了河口养殖塘k_x及CH₄扩散通量的变化特征和影响因子.结果表明：研究期间,不同模型估算下的k_x及其扩散通量均值在闽江河口养殖塘变化范围分别为1.60±0.75~6.29±1.30 cm/h和9.19±2.67~30.64±6.28 μmol/（m²·h）,在九龙江河口养殖塘的变化范围分别为0.89±0.19~6.07±0.61 cm/h和3.18±0.48~21.03±2.13 μmol/（m²·h）;k_x及其扩散通量在两个河口区均呈现随时间推移而升高的特征;整个养殖期间,养殖塘水-气界面平均CH₄传输速率k_x呈现闽江河口略高于九龙江河口（P>0.05）,但水-气界面平均CH₄扩散通量呈现闽江河口显著高于九龙江河口的特征（P<0.05）;风速、水体溶解CH₄浓度和盐度是调控河口区养殖塘水-气界面CH₄扩散通量变化的重要因子;不同模型估算出的河口养殖塘水-气界面CH₄传输速率k_x存在差异,表明模型估算法获得的水-气界面CH₄扩散通量存在一定的不确定性.     

The effect of CO2 acidified sea water and reduced salinity on aspects of the embryonic development of the amphipod Echinogammarus marinus (Leach)

We investigated the effect of CO₂ acidified sea water (S = 35, 22 and 10_PSU) on embryonic development of the intertidal amphipod Echinogammarus marinus (Leach). Low pH, but not low salinity (22_PSU), resulted in a more protracted embryonic development in situ although the effect was only evident at low salinity. However reduced salinity, not pH, exerted a strong significant effect, on numbers and calcium content of hatchlings. Females exposed to low salinity (10_PSU) did not carry eggs through to hatching. There was no significant difference in the number of viable hatchlings between females cultured in 22 and 35_PSU but the exoskeleton of the juveniles at 22_PSU contained significantly less calcium. Ocean acidification may affect aspects of E. marinus development but exposure to realistic low salinities appear, in the short term, to be more important in impacting development than exposure to CO₂ acidified sea water at levels predicted for 300 years time.