磁暴不同相位期间低纬海南地区电离层扩展F分布特性研究

基于2002—2007年海南地区DPS—4测高仪探测数据,对海南地区电离层四种类型扩展F,包括频率型(FSF)、区域型(RSF)、混合型(MSF)和强区域型(SSF),在磁暴不同相位期间的年际变化和总体分布特性进行了统计分析研究。结果表明:(1)在初相期间,较为活跃的扩展F是在高年(2002)和下降年(2003—2004)的SSF,以及低年(2005—2007)的MSF;(2)在主相期间,较为活跃的扩展F是2002、2006年的SSF和2005、2007年的MSF;(3)在恢复相期间,较为活跃的扩展F是2002年的SSF和2003—2006年的MSF,并且MSF的发生率随太阳活动减弱(从2002年到2006年)有增加趋势。总体上,最为活跃的是SSF和MSF,其次是FSF,而最不活跃的是RSF。分析还表明,初相期间扩展F的发生率要高于主相和恢复相的发生率,这说明快速渗透电场对初相期间的扩展F有促进作用;而主相和恢复相期间扩展F的发生率则受到了快速渗透电场、扰动电场等因素的共同作用。     

磁暴对夜间中低电离层影响的数值模拟

从电子连续方程、电子运动方程以及离子运动方程出发,选用IRI-90电子浓度为磁暴初始时的浓度,并采用HEDIN-90剪切时变中性风模式,对中低纬电离层F层在磁暴期间的变化形态进行了数值模拟研究.模拟结果表明:磁暴会引起电离层产生不同程度的扰动,在磁暴时存在的东西方向电场的作用下,电离层F层峰产生垂直漂移.不同情况的模拟表明:不同强度的暴时电场会对电离层F层产生不同的影响,并且纬度越低F层受暴时电场的影响越大,这与磁暴期间观测到的电波实验现象一致.     

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.     

三亚地区历年哨声观测资料的统计分析

综合分析了三亚地区（磁纬７．０４°Ｎ）历年哨声观测资料．观测表明：①三亚哨声出现率与太阳活动基本是正相关，峰年前一年有小谷值，峰年则显著回升，与北京、合肥台站（磁纬分别为２８．９°Ｎ、２０．８°Ｎ）观测结果正好相反．②三亚哨声活动与磁暴无明显相关性．③三亚哨声色散值多在１０～１５ｓ１／２间，色散值与ｆ０Ｆ２呈正相关．     

太阳磁暴的奥妙

2004年，地球经受了一系列强烈的磁暴袭击，如此强烈的爆发是什么原因引起的?太阳磁暴对人类有什么影响?俄罗斯科学院地磁学、电离层和无线电波传播研究所地球物理环境预测中心的专家介绍了有关情况。     

低地磁扰期间海南电离层F2层临界频率的观测与IRI预测结果的对比研究

国际参考电离层模型(IRI)是非常有影响的电离层经验模型之一,利用该模型对我国东亚地区,尤其是海南低纬度地区,进行长期预测的效果尚未研究。通过对一个太阳活动周(2002~2012年)期间海南观测站(19.5°N,109.1°E)数字测高仪DPS-4D观测到的电离层临界频率foF2在低地磁扰动条件下的月中值日变化、季节变化和年变化进行了分析;并与相应的IRI-2012模型预报值进行了对比研究。结果表明:1观测到的foF2存在着明显的冬季异常和半年异常现象,对太阳活动存在着明显的依赖关系;2IRI-2012模型预报值虽给出了海南foF2的基本观测特征,但细节上IRI模型预测值与观测值还是存在着地方时、季节和年度偏差,主要表现为:在太阳活动低年模型存在高估;在太阳下降年期间模型存在低估;在太阳活动较高时期模型存在明显的分季低估,冬、夏季高估;整体上,多数偏差率在±20%以内。偏差率较大的时段主要集中在0500-0800LT,这与以前研究结果基本一致。这些结果对进一步完善IRI模型,尤其是在中国低纬度地区foF2预测参数方面,具有重要的参考价值。     

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.     

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%.     

太阳活动高年海南地区电离层Es临界频率特性研究

利用海南站数字测高仪在2002太阳活动高年观测到的偶发E层（Es）临界频率（foEs）数据,统计分析了Es层foEs的逐日分布、日中值日变化和日发生率分布特性,结果表明（1）绝大部分临界频率foEs值小于10MHz,foEs大于10MHz的情况仅在夏季出现较多;（2）foEs日中值从7点左右开始迅速升高,在10点左右达到极大值,并一直维持到14点左右,之后缓慢下降;（3）Es层发生率在夏季最高,其次是秋冬季,最低为春季。分析表明,风剪切理论能够较好地解释Es日中值日变化,但却不能充分解释Es发生率及foEs大于10MHz的分布特性,还需考虑太阳辐射水平等因素对foEs分布的影响。这些结果对于低纬电离层Es不规则体的变化规律研究具有重要的科学意义。     

巨烈磁暴对全球GNSS观测信号的影响

介绍了一种GNSS L₁和L₂信号及测距码失锁率统计计算方法,并考察了不同卫星高度角对失锁率计算结果的影响.利用全球GNSS观测数据,分析了第23太阳活动周发生的两次巨烈磁暴期间GNSS观测信号的质量.结果表明:巨烈磁暴发生期间GNSS L₁和L₂信号及P₁和P₂码失锁率较平静日均显著增加,信号失锁主要发生在磁暴主相及恢复相前期.L₂失锁率明显高于L₁且失锁持续时间更长,表明L₂比L₁更易受到磁暴影响.GNSS 信号失锁率与磁暴指数SYM-H的高相关性表明信号失锁率的异常增加由巨烈磁暴所驱动.研究成果可为我国北斗卫星导航系统全球信号质量评估提供方法支持.     

高山雷达对低纬高原飑线的分析研究

 利用云南德宏新一代天气雷达飑线资料,同时结合另5次飑线个例,对比国内外一些研究成果,初步得出低纬高原飑线天气的一些中尺度指标.以德宏2006年7月17日飑线过程为例,分析了回波强度、回波速度场、气流的分布、地面风速等特点.结果表明:高低空急流是产生飑线灾害天气的重要因素;雷达强回波的中心强度、顶高等参数与天气过程存在较好的对应关系,可作为临近趋势预报的指标;按伯努里方程Δp/ρ=ΔV²/2可较好地估计地面风速,但需考虑地形影响和飑线方向的影响.结合雷达反演降水和德宏高密度雨量站资料,可看出飑线的强降水区域几乎都是其后部稳定的25～40dBz左右的稳定层状云回波造成的.     

WASS电离层网格算法在低纬地区的误差分析

对不同纬度的8个GPS观测台站得到的数据,采用广域增强系统(WASS)电离层网格算法计算了斜向电离层时延,并将计算结果同实际观测值之间的差别进行了统计分析.结果表明:在中高纬地区,WASS电离层网格算法的精度很高,但是在纬度较低的地区存在着较大的误差,产生这种误差的原因是由于低纬电离层中的电子浓度较大并且存在较大的经向梯度变化.为了减少这种误差,可以在低纬地区增加广域基准站的数量、缩小电离层单元网格的尺度等方法.     

印度洋暖池热含量变化对低纬高原汛期降水的影响

 利用美国Scripps海洋研究所提供的1961—2003年的海洋热含量再分析资料、低纬高原148站降水资料和NCEP/NCAR环流再分资料,采用EOF分析、相关分析、合成分析等方法研究了印度洋暖池热含量变化,及其对低纬高原6—8月降水的影响及其可能原因.结果表明,印度洋暖池6—8月热含量变化E0F分析第1模态为全场一致型,解释方差为28%.印度洋暖池热含量与中国低纬高原6—8月降水的关系主要体现为与云南北部和东部等地区的显著正相关,这种相关关系源于前期2—4月,且随时间的推移其影响范围不断扩大,至同期时达到最好.在印度洋暖池热含量偏高年,暖池区持续的加热异常在东侧对流层低层激发出反气旋式环流异常,造成副高西伸,从而在副高外围形成一条自孟加拉湾向低纬高原区域的经向水汽输送带,为低纬高原区域输送大量的水汽,从而造成低纬高原区域降水增多.相反,在印度洋暖池热含量异常偏低时,西南风水汽输送带较弱,水汽输送无法穿越山脉输送到低纬高原区,造成低纬高原汛期降水偏少.
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太阳高年期间海南电离层扩展F出现的起始时间研究

电离层扩展F与电离层闪烁现象密切相关,它们出现的起始时间存在着很大程度上的一致性,因此研究电离层扩展F出现的起始时间将对闪烁预报模型的建立具有重要的应用价值.将太阳高年（2002年3月-2003年2月）期间海南地区DPS-4测高仪观测到的扩展F按照频率、区域、混合和强区域扩展等分为四种类型,对其出现的起始时间进行了分析研究.结果表明：频率扩展和混合扩展的起始时间分别集中在0200LT-0800LT和0000LT-0600LT;而区域扩展和强区域扩展出现的起始时间分别集中在2000LT-0200LT和2000LT-2200LT.     

中低纬电离层F2区峰值参量周年和半年变化及电场影响模拟研究

利用二维电离层理论模式,在地磁平静和太阳活动低年的情况下,模拟中低纬电离层峰值电子浓度NmF2和峰值高度hmF2的周年和半年变化规律.在考虑与不考虑理论模式输入电场的周年和半年变化两种情况下,对比分析研究了电场对电离层NmF2和hmF2周年和半年变化的影响.结果表明,当输入电场没有周年和半年变化分量时,模拟NmF2表现出一定的半年变化特征,而hmF2周年变化分量较强;当输入电场包含了周年和半年变化特征时,模拟NmF2和hmF2周年和半年变化特征明显改变,且这种改变随地方时和地磁纬度不同有较大的差别;电场对NmF2半年变化的影响无论是在强度还是范围上都明显大干对hmF2的影响,电场对NmF2的影响在赤道和驼峰区都比较明显,但对hmF2的影响主要集中在地磁赤道区.通过对比模拟NmF2和hmF2发现,中低纬电离层hmF2与NmF2半年变化具有一定的相关性,初步分析认为电离层电场及其关的"赤道喷泉"效应可能是这种相关性的重要纽带;电离层电场对hmF2半年变化的影响仅局限在地磁赤道地区,而对NmF2影响可达驼峰地区,因此hmF2与NmF2半年变化的相关性也仅在地磁赤道较为明显.     

磁暴对GPS硬件延迟影响的研究

根据不同纬度的4个GPS台站的数据,采用6系数二次曲面模型对磁暴期间GPS系统的硬件延迟的波动进行了研究,结果表明:在纬度较低的地区,由于电离层中的电子浓度较大并且存在较大的经向梯度变化,磁暴期间计算出的硬件延迟存在着较大的波动.因此,对GPS系统硬件延迟的估算应尽量选择中高纬地区台站的数据并且避免使用磁暴发生期间的数据.     

磁暴可能对胎儿性别有影响

太阳风暴发生时释放出的高速带电粒子流,能造成地球磁场强度、方向出现急剧且不规则的变化,这便是磁暴。最近俄罗斯专家经调查发现,磁暴强度可能对孕妇生男生女有影响。