GPS scintillation studies in the arctic region during the first winter-phase 2008 Indian Arctic Expedition

We present the results of scintillation studies based on the data obtained during the first winter-phase Indian Arctic Expedition in March 2008 at the Indian Himadri Station, Ny-Ålesund (78.9°N, 11.9°E), in the vicinity of the daytime cusp and under the nightside polar cap. A global-positioning-system ionospheric scintillation and TEC monitor (GISTM) receiver (model GSV4004A) was used to record scintillations and the total electron content (TEC). The polar ionosphere is more sensitive to phase than to amplitude scintillations. Occurrence of amplitude scintillation is confined to well-defined regions, while phase scintillation shows a strong characterization both in magnetic latitude and magnetic local time. Occurrence of amplitude and phase scintillation increases during disturbed compared with quiet days. During disturbed days, the phase-scintillation region is displaced towards lower latitudes, following the auroral oval. The observed noon peak in scintillation occurrence may indicate that the irregularities that generate scintillation are caused by precipitation in the daytime cusp/cleft region. A significant enhancement of the TEC and the rate of change of the TEC index (ROTI) signified transits of polar-cap patches across different satellite trajectories during geomagnetic storms. We found that patches are most likely to occur when IMF Bz is southward and/or K_p > 4. Loss of signal lock was more for the L2 signal than for L1, and shows a maximum in the morning sector. Positional errors tend to increase during disturbed conditions.     

中国极区高空大气物理学观测研究进展

中国南极长城站、中山站、昆仑站和北极黄河站有着独特的地理位置,非常适合于开展极区高空大气物理学的观测研究.回顾中国极地考察研究近30年历程,综述极区高空大气物理学研究方面取得的主要进展,他们是:在南极中山站和北极黄河站建立了国际先进的极区高空大气物理共轭观测系统,实现了极区空间环境的连续监测;在极区电离层、极光和粒子沉...     

北半球冬季极涡异常变化的时空特征

利用NCEP/NCAR再分析月平均高度场资料,计算了1948/1949-2009/2010年北半球冬季500～10 hPa的极涡环流指数,包括面积指数S、强度指数P和中心位置指数(λc,φc).分析了北半球冬季极涡在垂直高度上(共12层)的季、月气候态和异常态变化规律.结果表明:极涡面积和强度在不同高度上的大小变化不同,最大值出现的时间也存在差异,二者相关性不好,为两个相对独立的指数.极涡面积和强度的年代际变化趋势在上下层上也不一样,异常变化规律复杂;极涡中心位置上下层变化规律相同,主要在东半球80°N以北范围变化,在极点附近经度变化大,纬度变化小,纬度指数年代际变化明显,近10 a极涡明显偏南.从整体上看,极涡中心位置从500 hPa到10hPa形态上为逆时针、半径越向上越大的旋转变化.     

北半球冬季平流层强、弱极涡事件演变过程的对比分析

利用1958～2017年逐日的NCEP/NCAR再分析资料对北半球冬季平流层强、弱极涡事件的演变过程进行了对比分析,同时比较了有平流层爆发性增温（SSW）和无SSW发生的两类弱极涡事件的环流演变和动力学特征。结果表明,强极涡的形成存在着缓慢发展和快速增强的过程,而弱极涡事件的建立非常迅速;和强极涡事件相比,弱极涡事件的峰值强度更强,异常中心的位置更高。此外,强、弱极涡事件的产生与波流相互作用的正反馈过程密切相关。对于强极涡事件,发展阶段的太平洋—北美（PNA）型异常削弱了行星波一波;当平流层西风达到一定强度,上传的行星波受到强烈抑制,使得极涡迅速增强达到峰值。而对于弱极涡事件,发展阶段一波型的异常增强了行星波上传,通过对纬向流的拖曳作用使得平流层很快处于弱西风状态,更多行星波进入平流层导致极涡急剧减弱甚至崩溃。针对有、无SSW发生的两类弱极涡事件的对比分析表明,有SSW发生的弱极涡事件发展阶段,平流层出现强的向上的一波Eliassen-Palm（EP）通量异常,通过正反馈过程使得一波和二波上传同时增强而导致极涡崩溃;无SSW发生的弱极涡事件发展阶段,平流层缺乏向上的一波通量,二波活动起到重要作用,其总的行星波上传远弱于有SSW发生的弱极涡事件。对于无SSW发生的弱极涡事件,其发展和成熟阶段对流层上部出现类似欧亚（EU）型的高度异常,伴随着强的向极的EP通量异常,导致对流层有极强的负北极涛动（AO）型异常。而有SSW发生的弱极涡事件发展阶段对流层上部主要表现为北太平洋上空来自低纬的波列异常,其后期的对流层效应更加滞后也不连续,对流层AO异常的强度明显弱于无SSW发生的弱极涡事件。     

基于区域电离层建模的硬件延迟参数估计

介绍计算硬件延迟的方法,采用电离层VTEC模型进行系统组合硬件延迟的参数估计;比较单站和多站建模的差异,并且对解算结果的准确性与稳定性与IGS公布的结果进行比较.计算结果与IGS的计算结果一致,表明修正硬件延迟后的电子浓度含量能较好地反映磁暴现象.     

卫星高度角变化对大气折射的影响

GPS定位的速度和精度与卫星高度角的选择密切相关。对对流层和电离层折射的误差模型进行了推导,计算了不同卫星高度角下大气折射偏差,分析了其变化趋势及定位时对水平误差的影响。对对流层折射改正和电离层折射改正的几种经典方法的优点及局限性进行了分析,总结了如何选择合适的卫星高度角并结合经典大气折射改正方法来提高GPS定位的速度和精度。     

应用半参数AR模型的电离层TEC建模与预测

本文基于时间序列分析的DDS(Dynamic Data System)建模法,对季节性的电离层总电子含量(TEC)时间序列观测值平稳化后建立自回归AR模型,提出以半参数AR模型对普通AR模型精化,并利用半参数AR模型对电离层TEC预报。实例分析表明:利用半参数AR模型对电离层TEC进行预报,在短期内半参数模型预报效果优于普通AR模型,但随着预报时间变长,则半参数模型预报精度明显下降,其预报效果则不如普通的AR模型。     

全球电离层VLF电场功率谱特征

分析2006年3月至2009年2月DEMETER卫星VLF电场功率谱数据发现,卫星高度上全球电离层电场功率谱有以下特征:高纬度区域电场辐射强度平均高于低纬度区域,几个地磁场异常区相应的电场辐射增强;全球电场功率谱,向阳侧强于夜侧,大陆强于海洋,夏季强于分点季,冬季最弱;不同频段的电场功率谱特征有显著差异,某些频段的功率...     

有限应变测量的关键原理——摩尔圆

20世纪60年代,在板块理论建立的同时,对变形岩石和矿田构造作定量分析以替代定性分析的有限应变测量方法也建立了起来。定量分析的主要标志是将摩尔圆方法从力学引入到地质学,同时也引入矿田构造分析中,并且得到改进与发展。有限应变摩尔圆为分析岩石大变形而建立,极摩尔圆随后为分析广布于野外岩石中的一般剪切变形而建立。我国著名学者李四光在此之前将应力摩尔圆和库仑准则从力学领域介绍到构造地质学,尔后一些中国学者为改进和发展极摩尔圆方法作出了自己的贡献。本文以浅显的方式解释摩尔圆的基本概念和作图方法,附带做些练习和解答。     

低纬哨声通过低电离层传播的透射特征——全波解

本文利用全波解方法研究了低纬哨声通过低电离层传播的过程。文中主要计算了哨声波的透射损失和反射系数随投射角与方位角的变化,并结合哨声多站同时观测结果进行了简要的讨论。全波解数值计算结果表明,透射损失随投射角的变化具有南北不对称性,当波矢沿磁力线方向时透射损失最小,且这种不对称性随磁倾角的减小而明显加剧。计算结果还表明,下行哨声的内反射系数基本上不随投射角而变化;但随波频率的升高而减小,并伴有数个相间的极大和极小值,这可能导致哨声回波频谱畸变。