电离层在地震短临预报中的应用

总结了能够引起电离层扰动的各种因素,包括太阳活动、地磁活动、大气波动、剧烈天气以及其它方面(例如地震、火山以及人类活动等);提出了地震电离层前兆研究的一般步骤流程:地震事例筛选-电离层观测参量筛选-异常识别与提取-地震电离层前兆确认;介绍了目前地震影响电离层的三种可能途径:化学、机械波和电磁途径;总结了地震电离层前兆地基和天基监测手段;最后提出了地震电离层前兆研究的几个重点需要解决的问题.     

广义三角级数函数电离层延迟模型

研究一种参数可调的广义三角级数函数GTSF(generalized trignometric series function)电离层延迟模型.分析GTSF模型在电离层研究特别是为单频用户提供延迟改正应用方面的特点.初步结果显示,较参数固定的三角级数函数TSF(trignometric series function)模型和目前广泛应用的多项式模型POLY(polynomial model)模型,GTSF模型能够更好的描述电离层TEC变化特性,可望进一步提高基于GPS的局部电离层延迟信息的确定精度.     

刊中刊

1.《新科学家杂志》2011年9月激光聚变研究三人组,发展清洁能源在过去,激光聚变研究集中在核武器试验。近日,在哈威尔的奥尔德玛斯顿和卢瑟福-阿普尔顿实验室,无论在英国及在美国的加利福尼亚州劳伦斯-利弗莫尔国家实验室表示,他们将合作开发激光核聚变作为一种清洁能源。     

电离层高精度高频多普勒频移参量的时域探测方法

针对电离层数字测高仪垂直探测中频域探测方法的不足,利用电离层回波信号相位测量分析和运算处理算法,开发并实现了一种时域探测方法,用于实时获取高精度高频多普勒频移信息.实验观测表明:新发展的电离层时域探测方法可以实时获得高精度高频多普勒频移参量,能够满足电离层小尺度扰动观测研究需要.     

高频电离层传播轨迹研究

基于解析型射线追踪技术,分别考虑电离层镜面反射和分层结构情况,深入研究了高频电磁波电离层传播轨迹特性.重点研究电离层分层结构时,采用准抛物电离层模型,得出解析解的射线追踪方程和地面距离、群时延与工作频率、发射仰角之间的关系.进行仿真分析,得到在工作频率一定、发射仰角变化对电波传播轨迹产生的影响和发射仰角固定、工作频率变化时的影响情况.仿真结果表明,本文给出的研究方法对研究高频电磁波电离层传播具有重要的应用价值.     

基于回波相位的电离层虚高的实时获取与分析

指出了通过测量电离层反射回波的相位随频率的变化可以提高电离层虚高测量精度,分析了利用电离层回波相位进行虚高测量的基本原理以及利用电离层垂直探测中组合脉冲回波进行相位测量的实现方法,对电离层虚高进行了一系列测量实验.实验结果表明:基于回波相位的电离层虚高测量方法与回波时延测量方法相比,其虚高测量精度高10倍以上,这对精确反演电离层电子浓度剖面及电离层扰动精细结构研究有重要意义.     

中性风对暴时电离层影响的研究

从电离层等离子体动力学方程出发,研究了磁暴期间中性风对中低纬度电离层的影响.通过计算机模拟发现:中性风能够对暴时电离层等离子体的垂直向上漂移产生抑制作用,并延迟电离层F层底部"抛空"的形成;不论采用哪种中性风模式,磁暴都会对较低纬度的电离层产生更大的影响.     

基于无线电掩星观测的火星电离层观测研究进展

火星电离层早期的观测数据非常少,除了Viking登陆器对火星电离层的在位测量外,火星电离层的主要物理信息是通过掩星观测方法得到的.近年来,Mars Global Surveyor和Mars Express轨道器通过掩星观测的方法对火星的上层大气和电离层进行了长期的观测,得到了大量的火星电离层电子密度廓线资料.火星电离层受到来自太阳EUV和X射线辐射、太阳风、太阳耀斑、中性大气、表面壳磁场、宇宙射线、流星等多种因素的影响,使其结构发生瞬态或季节性的变化.本文介绍了行星无线电掩星探测的基本原理和技术特点,回顾了国内外科学家们基于已有的火星掩星观测数据（主要是Mars GlobalSurveyor和Mars Express）在火星电离层研究中的一些最新科学成果,并详细介绍了火星电离层的结构和火星夜间电离层的主要特征.     

电离层延迟色散对星载SAR宽带信号的影响和补偿研究

在研究电离层对电磁波信号传输影响的基础上,重点分析了电离层延迟对星载SAR(合成孔径雷达)宽带信号的色散影响.电磁波经过电离层传输后,对不同频率的信号造成的时间延迟不同,所以宽带SAR信号经过电离层后会引起波形的畸变.详细推导了经过电离层传输后的雷达回波表达式,并且在该回波表达式的基础之上,提出了基于该色散信号的改进匹配滤波器.改进后的匹配滤波器可以成功地将受电离层色散效应影响的信号补偿为正常SAR回波信号.仿真证明了该补偿方法的正确性,从仿真结果中可以看出信号的色散效应在补偿之后得到了明显的消除.     

我国空间物理学先驱桂质廷—纪念桂质廷教授100周年华诞

桂质廷（１８９５－１９６１），我国著名的地球物理学家，他是建国初期中国科学院地球物理组专门委员，第一个巡测了我国境内地磁常量的中国人。他最先的学生一道在国内进行了高空电离层的常规观测。他所创建的武汉大学游离层实验室，５０年来未曾间断电离层的观测研究。本文着重介绍他的生平简历、教学态度、学术成就和爱国主义思想。     

资讯 刊中刊

激光聚变研究三人组。发展清洁能源 在过去．激光聚变研究集中在核武器试验。近日．在哈威尔的奥尔德玛斯顿和卢瑟福一阿普尔顿实验室．无沦在英国及在美国的加利福尼亚州劳伦斯一利弗莫尔国家实验室表示．他们将合作开发激光核聚变作为一种清洁能源。     

利用GPS观测值反演电离层总电子含量的时空变化

为了便于电离层总电子含量时空变化的研究,利用区域电离层模型获得了GPS系统硬件延迟,从而进一步获取了绝对电离层总电子含量值.利用北京IGS站的GPS观测数据分别计算了2000年至2004年各个不同季节的总电子含量,经比较发现,电离层总电子含量表现出明显的季节性变化.利用中国地壳观测网络25个测站的观测数据计算发现,电离层总电子含量空间变化幅度大,在低纬度地区总电子含量值相对较大,而在中纬度地区相对较小.     

低纬电离层闪烁对GPS观测值及其导航定位的影响

电离层闪烁对全球定位系统(GPS)的影响已经被认为是GPS现代化后面临的主要问题.利用低纬地区电离层闪烁监测接收机(18.34°N, 109.62°E)在2012-08-01～31的GPS闪烁数据和观测数据,开展了电离层闪烁对GPS观测值及单点定位的影响研究.研究结果表明,电离层闪烁可以导致GPS卫星信号发生衰减,最大衰减幅度达20 dB-Hz;相比于GPS L1观测值,电离层闪烁对GPS L2影响更大;电离层闪烁可导致周跳的发生,统计表明,每100个强电离层闪烁事件(S_40.5)可以导致21个周跳发生,而100个弱电离层闪烁事件(0.2S_4≤0.5)仅导致6个周跳发生;强电离层闪烁环境下,卫星信号会遭遇失锁现象,从而破坏卫星几何分布结构,导致GPS导航定位性能降低;相比正常的电离层环境,电离层闪烁活跃环境下的GPS单点定位精度降低了23%.     

电场对暴时低纬电离层foF2变化的影响

电场在低纬电离层的演化过程中扮演着重要角色. 以2003年10～11月的两次强磁暴事件为例, 分析105°E附近由赤道区域扰动电场引起的等离子体输运对低纬指定区域内电离层的影响, 并用电离层模型SAMI2进行数值模拟. 研究表明, 电场能引起电离层foF2的复杂变化. 在2003年11月19～24日孤立磁暴事件中, 扰动电场在电离层暴初期起主导作用, 向上和向极漂移的等离子体造成赤道异常峰南侧海口站电离层负暴和北侧重庆及兰州站正暴. 在2003年10月28日～11月2日连续磁暴事件中, 电离层暴初期以电场影响为主, 随后电场和中性扰动成分共同作用于电离层, 表现出复杂的暴时变化. 电场扰动能迅速引起电离层的响应, 只是后者能维持较长时间. 上述结果对区域电离层短期预报具有重要意义.     

基于GPS数据确定电离层延迟的蚀因子法

通过建立电离层交叉点(ionospheric pierce point,IPP)点的电离层蚀因子(ionospheric eclipse factor,IEF)λ及其影响因子(ionospheric influence factor,IFF)-λ,综合λ,-λ与IPP点的地方时t,研究了一种利用GPS数据确定电离层延迟的新方法--电离层蚀因子法(ionospheric eclipse factor method,IEFM).IEFM方法强调根据电离层的变化特性选择合理的TEC模型.初步结果表明,利用IEFM拟合的电离层延迟的改正精度更接近L3观测自校正电离层延迟的精度.     

基于广义奇异值分解算法的电离层三维层析模拟

为了研究广义奇异值分解(GSVD)算法在电离层三维层析中的可行性,利用 IRI2001模型所提供的电子密度场构建的TEC模拟观测值.根据不同的测站、卫星源和初值,设计了4组模拟实验,利用广义奇异值分解算法反演电子密度.通过对比电子密度的模拟反演值和模拟真值,分析了站点分布、射线数量和初值选取对层析结果的影响.研究结果表明,广义奇异值分解算法理论上可用于电离层三维层析研究.在理想情况下,利用广义奇异值分解算法可较好地重建电离层电子密度三维分布.但当测站分布不好,或有效射线数较少时,重建质量将会受到较大的影响,在实际应用中合理选取初值可较好地重建电离层三维电子密度分布.     

海南地区扩展F统计特性及行星波扰动观测

为研究中国低纬地区扩展F(SF)的发生时间和季节特性以及行星波扰动对其影响,利用2013年海南三亚综合观测站DPS-4D数字测高仪观测到的电离层频高图数据,统计分析了扩展F的开始和持续时间及其季节变化;提取了电离层虚高,从虚高的逐日变化中获取了F层上抬时间和行星波扰动特征,并对上抬期间电离层F层最小虚高(h'F)、临界频率(fo F2)等参数进行了小波分析.结果表明:海南地区扩展F类型主要为RSF,其季节性最大值(51%)出现在分点季,RSF在日落后和午夜后均有发生,而FSF主要在夏季午夜后出现;海南地区电离层虚高在日落后反转增强(PRE)期间有明显上抬现象,电离层特征参数中存在周期为准2d、5d以及10d的行星波扰动,它通过调制电离层F区发电机电场的方式激励扩展F的发生和发展.     

BD星基增强系统格网电离层延迟算法的研究

随着北斗卫星导航系统的发展日益成熟,开发基于北斗的星基增强系统已刻不容缓,而电离层误差是影响星基增强系统定位精度的重要误差源。利用中国大陆构造环境监测网络的10个GNSS参考站在2016年3月20日的观测数据,验证了基于北斗导航系统的星基增强系统格网电离层修正算法在中国地区部分站点的修正精度,与Klobuchar模型修正法进行了对比,并检验了格网电离层垂直延迟的修正误差GIVE。结果表明,格网电离层修正算法的修正精度普遍优于Klobuchar模型修正法;修正误差也在正常范围内,进一步说明格网电离层延迟算法在中国地区的应用是可行的。     

BD星基增强系统格网电离层延迟算法

随着北斗卫星导航系统的发展日益成熟,开发基于北斗的星基增强系统已刻不容缓,而电离层误差是影响星基增强系统定位精度的重要误差源。利用中国大陆构造环境监测网络的10个GNSS参考站在2016年3月20日的观测数据,验证了基于北斗导航系统的星基增强系统格网电离层修正算法在中国地区部分站点的修正精度,与Klobuchar模型修正法进行了对比,并检验了格网电离层垂直延迟的修正误差GIVE。结果表明,格网电离层修正算法的修正精度普遍优于Klobuchar模型修正法;修正误差也在正常范围内,进一步说明格网电离层延迟算法在中国地区的应用是可行的。     

数字电离层建设的必要性

 实际应用中,针对不同的电离层电波传播效应,对不同的电离层参量特性,需采用不同手段的观测或不同参量模式的预测预报,解决不同的应用需求。这种"各自为阵"的方式不仅浪费资源,应用效果也较差。为此,本文提出了数字电离层概念,即综合利用中国已有及已经立项的空地多源立体探测体系,在电离层模式化研究的基础上,通过数据融合和数据同化,用数字化方式描述电离层状态参量过去、现在和未来的状况,高效统筹解决各类工程应用中对不同电离层参量的需求。介绍了数字电离层建设的必要性和国内外现状,重点说明了其主要内容和面临的技术瓶颈。