张衡一号电磁卫星在轨情况及主要的科学成果

张衡一号电磁卫星是中国地震立体观测体系的天基观测平台,其科学目标是获取全球电磁场、电离层等离子体、高能粒子数据,对中国及其周边开展电离层动态实时监测和地震前兆跟踪,弥补地面观测的不足,探索地震监测预测新途径.张衡一号电磁卫星系列的第一颗试验卫星于2018年2月成功发射,现已在轨稳定运行4年多;第二颗同类电磁卫星将于2023年6月左右发射.在轨测试、交叉定标工作表明张衡一号电磁卫星具备良好数据质量.在科学产出方面,张衡一号卫星全球地磁场参考模型是全球地磁场参考模型（IGRF）构建一个多世纪以来,唯一由中国科学家牵头且唯一采用中国数据制作的全球地磁场参考模型;基于张衡一号的电离层电子密度3D模型很好地重现了电离层结构特征;张衡一号电磁卫星在地震等自然灾害、空间天气事件监测方面显示出了良好的响应能力;在圈层耦合机理方面,关于地震电磁波跨圈层传播全波计算方法能够计算出岩石圈-电离层波导及电离层中的电磁场变化,证实了张衡一号卫星电磁场载荷探测地震低频电磁异常的能力.张衡一号卫星能够反映岩石圈的地震、甚低频发射站、岩石圈磁异常、大气层的闪电等活动.科学研究结果表明张衡一号电磁卫星与其它观测结果一致...     

极盖区等离子体云块近十年研究进展

极盖区等离子体云块是一种经常出现在极区电离层F层的高密度块状结构,其电子密度一般是背景电子密度的两倍及以上,水平尺度约为100～1 000 km.极盖区等离子体云块的产生及演化过程可以示踪磁层-电离层/热层耦合过程中的能量及动量传输过程.同时,这种电子密度不均匀体（尤其是其边沿区域）对跨极盖区的无线电波传播具有很强的干扰,经常影响无线电通讯导航定位等应用.因而,极盖区等离子体云块研究不仅是空间物理领域的热点问题,而且也是空间天气监测及准确预报等应用的重要基础.本文简述了近十年来极盖区等离子体云块的研究进展,主要内容包括：概括了极盖区等离子体云块几种可能的形成机制;提出了极盖区冷/热等离子体云块的分类研究;统计了极盖区等离子体云块的时空分布特征及其对外部条件的依赖性;追踪了极盖区等离子体云块的完整演化过程;最后,讨论了极盖区等离子体云块引起的离子上行现象及电离层闪烁效应.     

地震期间电离层扰动现象研究

介绍了大量的关于地震电离层扰动现象研究的最新进展,研究表明地震发生前的几天或者几个小时电离层扰动被观测到,电离层前兆是确实存在.但要将震前的电离层扰动作为地震短临预报的工具,还有许多值得我们去深入研究和解决的问题.应用空间技术开展大区域范围内电离层参数的实时观测,如用地震电磁卫星、GPS台网、并和地面电离层垂测仪观测相结合,建立“电离层地震前兆监测系统”,无疑会加速这项研究的进程.     

大气掩星反演误差特性初步分析

GPS大气掩星探测技术可以获得全球大气折射率、气压、密度、温度和水汽压等气象参数,该技术基本原理是基于几何光学近似的Abel积分反演.地球扁率、电离层传播时间延迟、大气大尺度水平梯度、多路径传播现象等因素在某些高度范围影响大气反演的精度.本文采用模拟的方法,分析其中地球扁率及电离层对反演结果的影响,并讨论局部圆弧修正及电离层修正的效果.利用CHAMP掩星实测轨道数据和有关电离层和大气经验模式、采用三维射线追踪方法模拟计算几种情形下的GPS掩星观测附加相位数据,对模拟数据进行反演,将反演气象参量剖面与模拟时给定模式剖面进行比较,得到了0～60 km高度范围内的反演误差.误差统计分析结果表明,局部圆弧中心的修正以及电离层修正,对于高精度的GPS掩星反演是非常重要的;电离层修正残差仍是制约30～60 km高度范围内反演精度的重要因素,进一步完善和优化大气掩星反演需要发展新的电离层修正算法.     

STPIR和MW组合的北斗三频周跳探测与修复

针对载波相位观测值中出现周跳的问题及北斗卫星导航系统全星座播发三频信号的现状,提出一种三频相位电离层残差二阶历元差分(STPIR)的算法,克服了传统电离层残差法受观测数据采样间隔影响较大的问题,联合MW组合观测量进行周跳探测又可避免各自的探测盲区。两种组合观测量均很好地削弱了电离层延迟项的影响,联立方程组进行周跳求解时,直接取整即可得到周跳值。通过北斗三频实测数据验证,提出的组合方法在观测数据采样间隔较大时,可以准确探测出所有周跳,并有效修复。     

BPM时号传播时延的连续观测与研究

利用新研制的短波传播时延实时数字显示系统,在武汉电离层观象台对BPM时号的传播时延进行了长时间连续观测。发现这种时延曲线的主要特征是:它是分段光滑的,光滑段工的相对时间比对精度可优于0.1ms;各光滑段之间,时延值发生突跳。结合多普勒图和频高图的同时观测记录,解释了时延突跳的原因,着重说明了突跳好几毫秒的所谓异常时号的传播机制。此外,还讨论了提高短波授时精度的某些技术措施。     

南极长城站至莫斯科和伊尔库茨克路径上时延的测量与传播路径研究

本文介绍了利用在南极长城站接收来自ＲＷＭ（莫斯科）和ＲＩＤ（伊尔库茨克）台的授时信号的无线电波时延的测量方法，并依据１９９１年４月至１９９１年９月所测量的传播时延数据分析了电波传播路径。说明了沿长、短大圆路径的传播时段。判定存在着非大圆路径传播并阐明了关于非大圆路径传播的一些变化规律。对非大圆路径发生的条件进行了探讨     

极隙区粒子和电流的观测和研究

处于高纬向日面的极隙区是太阳风能量、动量和质量可以直接进入地球磁场并到达地球的近地空间的区域。本文简要介绍了极隙区的观测和研究，综述了极隙区的粒子沉降、场向电流、等离子体对流和电离层电流的特征。     

磁层系统的能量输入、输出与日地耦合

用１９７８年和１９８２年３６个磁暴期间的太阳风、行星际磁场（ＩＭＦ）和地磁资料，分析和检验已有的两类太阳风－磁层能量耦合函数．结果表明：Ａｋａｓｏｆｕ提出的耦合函数ε能大致地预报亚暴和磁暴的发生。ε开始起重要作用时即出现亚暴；电离层能耗达到饱和值是发生磁暴的标志。ε与磁层体系能耗之间有接近于对数量的线性关系．用１９７８－１９８６年的资料，分析环电流和极光区电离层能耗在１２１个太阳自转周内的分布表明，日面上可能存在相对持久的活动区域