电离层总电子数预报方法研究

针对电离层总电子数对于提高导航定位精度的重要性,该文采用2014年国际GPS服务公布的年积日为第1~10d的电离层总电子数为原始数据,以自回归模型、灰色系统模型、BP神经网络模型两两结合的方式完成建模和预报。通过比较不同纬度、不同预测天数的实验结果分析各模型预报精度及适用范围。结果表明,利用BP神经网络模型对AR模型的预测值进行补偿,在赤道处模型拟合的相对精度达到91.32%;残差范围控制在-1.0~0.8TECU内,预报残差最优可达到0.0TECU,从而证明了该方法可以提高电离层总电子数预报精度。     

缅甸Ms7.2地震前电离层TEC的异常变化

基于IGS提供的电离层TEC资料和中国地壳运动观测网络提供的GPS资料解算的单站VTEC数据,采用滑动平均处理方法,对2011年3月24日缅甸7.2级地震震前的电离层TEC资料进行了处理和分析,结果表明：在震前6～8天,出现电离层TEC异常减小现象,震前3天出现电离层TEC异常增加现象,排除太阳活动和地磁扰动的影响后,3月16日、17日和18日出现的电离层TEC异常减小,特别是在18日出现的异常减小及呈现出的共轭结构,可能与缅甸7.2级地震有关。     

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基于IGS的白天和夜间电离层TEC变化特性分析

利用1999~2009年的IGS电离层电子浓度总含量(TEC)数据,分析全球TEC白天值Idc和夜间值Inc的半年变化、季节变化特性,并研究二者跟太阳、地磁活动的关系。结果表明,Idc最大值出现在春秋分季节是一个非常普遍的现象。除了北半球近极地地区和南半球的南美洲地区外,Idc的半年变化特性都很明显;Inc只在低纬度地区具有半年变化特性,并且Idc和Inc半年变化特性随太阳活动变化而变化,在太阳活动高年,全球85%以上地区Idc最大值出现在春秋分季节;Idc和Inc的季节变化特性随经纬度变化,并且在太阳活动高年季节变化明显;在一个太阳活动周期上Idc、Inc与太阳活动P指数日均值的相关性较强,相关系数达到0.9,但与地磁活动Dst、Kp、Ap指数日均值的相关性较弱,相关系数小于0.4。本文进一步展示了太阳天顶角控制的电离层光化学产生率对电离层TEC整体变化特征起主要作用。     

纬度因素对季节性时序TEC短期预报模型的影响分析

通过测试选取合适的时间序列长度,分析地磁指数,排除磁暴与地磁活动的影响,针对电离层TEC值的周期性变化及其随纬度的不均匀分布规律,采用季节性时间序列模型SARIMA和指数平滑模型Holt-Winters,利用IGS中心提供的TEC格网数据,对北半球不同纬度的48个区域进行预报,并通过定义日均相对精度和均方根误差来评定预报精度。结果表明,3种模型均能较好地反映电离层TEC值的周期性变化,但均方根误差随纬度的降低总体呈现增长趋势,且在北纬25°与55°表现为极大值,在北纬45°表现为极小值。     

Performance of different TEC models to provide GPS ionospheric corrections

The existence of a worldwide international GPS service (IGS) permanent network of dual-frequency receivers makes the computation of global ionospheric maps (GIMs) of total electron content (TEC) feasible. The GIMs computed by the IGS Associate Analysis Centers on a daily basis and by other kinds of forecast GIMs, which can be computed from, for instance, the international reference ionosphere (IRI) model, and the GPS broadcast models in the navigation message, can be applied to a broad diversity of fields, for instance as, navigation and time transfer.In this context, the performance of different kinds of models are presented in order to determine the accuracy of the different GIM. This is carried out by comparison with the TOPEX data that provides an independent and precise (at the level of few TECU) vertical TEC determination over the oceans and seas. Thus, the obtained accuracies, in terms of global relative error, ranging from 54% corresponding to the GPS broadcast model, to about 41% corresponding to IRI climatological model, and to less than 30% corresponding to GPS data driven models.     

Spectral analysis of planetary waves seen in ionospheric total electron content (TEC): First results using GPS differential TEC and stratospheric reanalyses

The coupling of the neutral atmosphere and the ionosphere through planetary waves (PW) (zonal wavenumber 0–5) is investigated by spherical harmonic analyses of the ionospheric total electron content (TEC). These analyses detect mean variations, standing and travelling waves which are assumed to be signatures of PW. Database used for TEC analyses are 3 years of hourly TEC maps covering the higher middle and polar latitudes. They are regularly produced by DLR Neustrelitz. The obtained results are compared with PW analyses using NCEP/NCAR and Met Office stratospheric reanalyses. Case studies show that signatures of PW occur simultaneously in the middle atmosphere and ionosphere.     

海南三亚地区S4指数与C/N、ROTI的比较分析

本文通过利用海南三亚站（1834°N, 10962°E）GPS闪烁/TEC接收机2004年8月到2005年7月间观测数据，在对三亚地区闪烁初步统计分析的基础上，比较分析了观测数据中S₄（幅度闪烁指数）和C/N（载噪比），S₄和ROTI（TEC变化率标准差）的关系，同时对2004年11月7日的闪烁事件进行了具体的分析. 通过比较分析得出：（1）三亚地区全年的闪烁强度具有明显的半年变化，在春秋季出现全年闪烁强度的最大值；（2）S₄与C/N具有很好的负相关性；（3）ROTI可以作为由小尺度不规则结构引起闪烁出现的指示剂.     

2009年7月22日日全食引起的电离层扰动及其对定位的影响

2009年7月22日发生在亚太地区的日全食,从北半球中纬地区一直延伸到南半球中纬地区.这次日食期间发生的磁暴和日食时间同步,使得电离层变化较为复杂.为了分析日食期间电离层扰动及其对定位的影响,所采用的GPS数据来源于日全食带内的重庆CORS网(4个站)、武汉CORS网(8个站)数据、IGS站WUHN、SHAO的数据,以及日偏食区域内不同纬度处的若干IGS站.通过比较日食前后连续三天的各个地方TEC变化,以及利用高采样率的CORS网数据研究日食期间TEC的瞬时变化,根据位置和时间的不同,各地日食期间TEC下降约(1~4)TECU.但是,磁暴期间TEC的响应整体表现为正相暴,偏离值达50%以上,且和日食食甚后的TEC变化相重合.同时,求解了日食期间伪距单点定位的实时精度和CORS网内中短基线的实时精度,伪距单点定位的平面精度变化不显著,高程精度下降达数十米,日食初期CORS网中基线的平面精度仍在厘米级内,高程精度仍在分米级内,但是,日食后期发生的磁暴导致基线的平面精度下降到分米级,高程精度下降到米级.     

广州地区低纬电离层TEC扰动与两次强地震的关系研究

利用广州地区GPS-TEC监测网获得的TEC数据,分析了两次7.0级以上地震与低纬电离层TEC扰动存在的可能联系。对TEC的时序分析表明:两次地震发生前TEC的日变幅度均出现下降。但两次地震异常之间存在一定差异。台湾南部邻海7.2级地震前10 d内出现了负异常和正异常,但汶川8.0级地震前8 d和后6d内只出现负异常。此外,还讨论了低层电离层TEC扰动与地磁活动及热层动力学之间可能存在的联系。