电离层暴时经验模型STORM在中国区域的适应性研究

利用中国区域内9个垂测站1976---1987年一个太阳活动周期的电离层暴时f0F2数据, 统计分析了电离层暴事件的等级, 以及不同等级的电离层暴随季节和地磁纬度的分布特征. 研究发现, 中小型电离层暴在春秋季发生的概率较大, 不同季节的发生次数与地磁纬度具有明显的关系. 利用STORM模型对电离层暴时f0F2和大型及特大型电离层暴时f0F2的预测值与月中值进行了比较. 结果表明, 除了冬季误差增大外, 发生电离层暴时STORM模型能够有效地改善月中值模型. 增加中国的暴时数据, 并提高对冬季的暴时参数f0F2的预测是改善STORM模型的重要因素. 建立合适的暴时指数来预测f0F2是未来研究的重点.      

利用神经网络预报电离层f0F2

由中国武汉电离层台站和澳大利亚Hobart台站的电离层F2层临界频率(f0F2)的资料,利用三层前向反馈神经网络(BP网络),提出一种提前24h预测f0F2的方法,该方法以前5天观测的f0F2数据拟合的5个系数以及太阳活动参数作为输入,以当天24 h的f0F2作为输出对网络进行训练,训练好的网络可以实现对f0F2提前24 h的预报.预测结果显示,利用神经网络预测的f0F2与实际观测结果变化趋势较一致,并且比IRI的计算结果更加准确.误差分析表明,在南半球Hobart(-42.9°,147.3°)台站比中国武汉站(30.4°,114.3°)的结果要好,在低年比高年要好,在冬夏季节比春秋季节稍好.本文说明利用神经网络对电离层参量进行预报是一种切实可行的方法.     

2009年7月22日日全食期间电离层参量的变化

利用多个电离层垂测站的数据和IGS-TEC数据资料, 结合日地空间环境指数, 分析了2009年7月22日日全食期间中国地区电离层参量(反射回波最低频率fmin及f0F2和TEC)的变化特征. 结果表明, 日食发生后fmin迅速降低, 日食结束后fmin迅速恢复到正常水平; 在食甚时刻附近, f0F2和TEC出现明显的降低, 显示了明显的光食效应. 日食结束后5~6 h, f0F2和TEC出现不同程度的正扰动, 在驼峰区更明显; 日食结束后9~10 h, f0F2和TEC出现较显著的负扰动. 由于此次日食发生时伴随着中等强度的磁暴和低纬电场穿透等空间天气事件, 给此次日食电离层效应的深入分析带来很大困难.      

地磁场与电离层异常现象及其与地震的关系

利用中国地磁台网与电离层台站资料,总结了大地震前出现的地磁低点位移、地磁日变异常及电离层f0F2(F2层临界频率)异常现象.对比研究了1997年11月8日玛尼7.5级与2001年11月14日昆仑山口西8.1级地震前磁场与电离层异常分布及特征.结果显示,两次巨大地震前磁场与电离层短临异常时空分布特征有较好的一致性,震中周围出现日变异常、拉萨台出现电离层f0F2明显异常;震前约1个月出现地磁低点位移,其突变分界线通过震中地区.      

利用F_(10.7)短期预报电离层F_0F_2

通过对电离层历史数据和太阳射电流量F10.7的回归分析,提出了一种单站电离层f0F2的短期预报方法,以F10.7的流动平均值fc为输入,以未米3天的f0F2为输出,分别利用中国地区8个台站的数据进行检验,分析不同太阳活动水平、季节以及地方时预报误差的分布特征.结果表明,该方法能有效地预测未来1～3天的f0F2.该方法还可应用于其他电离层参量的短期预报.     

电离层数字测高仪被动接收观测模式研究

利用CADI(Canadian Advanced Digital Ionosonde)电离层数字测高仪平台,实现了新的电离层数字测高仪被动接收观测模式.利用新开发的观测模式,在观测台站开展了一系列实验观测研究,经过信号处理和信息提取,获得了电离层特征参量f0F2回归方程,高频信道背景噪声分布,电离层D层对电波的吸收等电离层探测信息.实验观测结果表明,所获取的f0F2与主动探测结果相关性在0.84以上,高频信道背景噪声分布以及电离层D层吸收状况与电离层实际分析结果相吻合.     

集合卡尔曼滤波在电离层短期预报中的应用

提出了一种利用集合卡尔曼滤波对电离层f0F2短期预报结果进行优化的方法. 利用训练好的神经网络对f0F2进行提前1~24 h的预报, 考虑前一天预报误差的反馈信息, 动态跟踪 f0F2的变化趋势, 引入集合卡尔曼滤波对神经网络的预报结果实行进一步修正和优化. 实验结果表明, 此方法的预报效果优于单纯的神经网络模型和IRI模型. 此方法还可以应用于其他电离层参量的短期预报.      

1998年5月磁暴事件期间全球电离层响应形态与机制的研究

利用全球40余个电离层台站的f0F2观测数据，采取对经度进行分区处理的方法，通过计算各台站f0F2参数对其月中的偏离百分比，对1998年5月大磁爆期间的电离层扰动形态进行了分析，并对可能的扰动机制进行了探讨，结果表明本次磁暴事件中，在磁暴主要活动相期间的电离层扰动与暴环流理论所描述的电脑层扰动特征相符，但在恢复相后期欧洲扇区台站出现的正相扰动似不能用暴环流理论来解释，它可能对应期间的行星行条件（太阳风与行星际磁场）的变化有关。     

利用神经网络预报中国地区电离层f0F2

利用神经网络技术并考虑太阳和地磁活动对电离层的影响,提出了一种提前5 h预报中国地区电离层临界频率f0F2的方法.网络输入包括时间、季节、地理纬度、太阳天顶角、最近一天的12个观测值(F-23,F-22,F-21,F-20,F-19,F-18,F-5,F-4,F-3,F-2,F-1,F0)和前30天滑动平均值(A-24,A-23,A-22,A-4,A-3A-2,A-1,A0),网络输出分别为未来5 h的f0F2值F+1,F+2,F+3,F+4,F+5.选取乌鲁木齐、长春、重庆和广州站1958-1968年间的数据训练网络,利用中国9个电离层站的历史数据检验网络,根据均方根误差衡量网络性能的好坏.结果表明,神经网络的预报结果能较好地符合实测数据.这说明利用神经网络实现中国地区电离层f0F2的时空预报是可行的.     

NeQuick模式在亚太地区扇区电离层参数f0F2的预测能力

利用亚洲、澳大利亚地区8个电离层观测台站的F2层临界频率f0F2的历史观测数据,考察了NeQuick模式预报电离层基本参数f0F2在亚太扇区的适应性.对比分析表明,此模式能比较好地预测各地的F2层临界频率,其绝对误差在南半球各站相对北半球各站较大,太阳活动高年相对太阳活动低年较大,春秋季相对夏冬季较大.其误差均方根在太阳活动高年相对太阳活动低年较大.      

我国电离层基本参量与国际参考模式的比较

本文利用我国满洲里、北京、武昌、重庆和广州等台站电离层观测记录,对各层临界频率的实测值(月中值)与IRI-86的计算值进行了分析比较.|发现两者存在着显著而系统的偏离.E层和F₁层偏离较小F₂层偏离较大,其相对值有时超过60%.总的来说,f₀F₂的相对偏离:夜间大,白天小冬季大,夏季小太阳活动低年大,高年小随着纬度降低偏离增大模式值普遍大于实测值.      

日食对低纬地区f0F2和ICF的影响

研究了１９９５年１０月２４日日食过程中,我国低纬地区广州和海口的Ｆ２层临界频率ｆ０Ｆ２的高干扰重心频率ＩＣＦ变化过程,鉴于多次日 处低纬的两地ｆ０Ｆ２的日食变化形态不完全一样,以及多次日食期间同一地方ｆ０Ｆ２变化形态不完全一样,ＩＣＦ也并不像预想的那样降低,因而对于低纬电离层,动力学过程可能要比直接与太阳辐射有关的光化学过程起更为重要的作用。     

利用人工神经网络预测电离层f_0F_2月中值

提出了利用人工神经网络技术预测电离层临界频率月中值的方案．在利用人工神经网络技术研究电离层月中值隔月变化规律的基础上,考虑足够的周年和黑子周期变化的数据训练网络,使 ｆ０Ｆ２月中值预测值与实测数据比较平均误差为 ０．３４ＭＨｚ,预测精度有了较大改进．最后采用分形学的基本理论得到电离层 ｆ０Ｆ２月中值的分数维为 ３,选用 ３个输入量,分别预测高、低年 ｆ０Ｆ２月中值,与实测数据比较平均误差为 ０．３ＭＨｚ．     

中纬度观测的电离层F区经度效应及其模式计算

利用1956—1994年期间分别在长春和乌鲁木齐两观测站上观测的f0F2和f0F1月中值,定量分析了两站上观测的经度效应,讨论了产生两站上经度效应的可能物理机制,并与国际参考电离层模式的结果进行了比较．     

Influence of the Ionosphere on the Observation of the Mid-Latitude Pi2 Pulsations at the Global Scale

Results of our investigation showed that occurrence frequency of Pi2 over a 24 hour period undergoes seasonal variations in time coincidence with foF2. In the winter months, at sunrise and sunset (when foF2gradients are the largest) the observation probability of these oscillations is minimal. At periods of summer solstice when the F2-layer persists almost round the clock, no effect of Pi2 pulsation attenuation is observed at sunrise and sunset. The pulsation amplitudes behave in a similar manner. Results of this study suggest the conclusion that the propagation of signal from the Pi2 sourse into the mid-latitudes, and also the parameters of these pulsations are essentially affected by electron density in the ionospheric F2-layer.      

正相电离层骚扰研究

本文对我国五个电离层站月报资料中的正相电离层骚扰(f₀F₂增加)作了分析研究,获得了正相骚扰时空变化的规律性,地磁暴与正相电离层骚扰的关系.对正相电离层骚扰的机理也作了讨论.      

中性风和垂直漂移对低纬F区电离层影响初析

利用二维低纬电离层－等离子体层时变理论模式,模拟太阳活动高年春分条件下垂直漂移和中性风强度改变对低纬F区电离层参量的影响.模式在所考察的磁子午面内求解等离子体输运方程,给出离子浓度和速度随纬度、高度、地方时的变化.模式计算结果显示,调整垂直漂移和中性风强度对低纬F区电离层电子浓度的影响与电离层所处磁纬、垂直漂移和中性风作用时段等有关,呈现出一些新特点.结果对分析不同条件下垂直漂移和中性风对低纬F区电离层影响具有一定的指导意义.      

亚大地区F2电离层预测方法和CCIR方法的比较

本文将“国际参考电离层”所采用的CCIR频率预测方法和亚大地区F_2电离层预测方法预测的f_0F_2和M(3000)F_2,分别与第21太阳活动周的我国实测数据进行了比较。结果表明,从总体上看,在中国区域内亚大地区F_2电离层预测方法优于CCIR方法。文章建议,在没有更好方法的情况下,未来的“中国参考电离层”可以采用亚大地区F_2电离层预测方法。