中纬电离层爆负相开始时间与磁暴主相开始时间的对应关系

本文假设以磁暴主相期间，由于极光椭圆带处的空气被加热上升，从而使高纬高空出现富含分子的气体，这些气体由于扩散及与中性风的相互作用会向低纬移动，其所到之处电子消失系数增加，从而导致负相电离层暴的发生，计算给出了全球中纬电离层暴负相的开始时间与磁暴主相开始时间之间的关系，并讨论了负相电离层暴发生的“时间禁区”问题，结果与有关统计结果符合得很好。     

中纬电离层暴负相的开始时间与磁暴主相开始时间的对应关系及其理论模式

本文分析了满洲里、Freiburg、Billerica三个站的电离层暴负相开始时间与磁暴主相开始时间的相关关系,并且提出了一个电离层暴负相开始时间的计算模式。假定在磁暴主相开始时,在极光椭圆上空出现了含有较多分子的气体。气体被热层风携带,同时向外膨胀。当富含分子的气体到达台站上空时,负相电离层暴就开始了。计算结果与满洲里。Freiburg和Billerica三个站的统计结果相符合。      

全球电离层对2000年4月6-7日磁暴事件的响应

利用分布于全球的电离层台站的测高仪观测数据,对扰动期间,foF2值与其宁静期间参考值进行比较,研究了2000年4月6—7日磁暴期间全球不同区域电离层的响应形态,并通过对比磁扰期间NmF2的变化与由MSISR90经验模式估算的中性大气浓度比(no／nN2)的变化,探讨了本次事件期间的电离层暴扰动机制．结果表明,在磁暴主相和恢复相早期,出现了全球性的电离层F2层负相暴效应．最大负相暴效应出现在磁暴恢复相早期,即电离层暴恢复相开始时间滞后于磁暴恢复相开始时间．在磁暴恢复相后期,一些台站出现正相扰动．研究结果表明,本次事件期间的电离层暴主要是由磁暴活动而诱发的热层暴环流引起的．     

一次中等磁暴期间全球电离层TEC及ROTI指数变化分析

地磁暴发生时,电离层会有偏离平均水平的强烈扰动.基于全球电离层TEC及其时间变化率ROTI(Rate of TEC Index)数据,对2014年8月一次中等强度磁暴期间的全球电离层影响进行了分析,探讨了磁暴所引发电离层暴的可能机制.研究发现,本次磁暴伴随有明显的电离层暴效应.磁暴期间:南半球电离层以正相暴为主,北半球电离层暴则整体表现为短暂正相暴后长时间强的负相暴;电离层在北半球的下降比南半球强,并且这种下降持续了约一周时间;低纬区域电离层变化幅度明显小于中纬区域,高纬区域则主要表现为负暴效应;赤道北驼峰出现了明显的南移现象,直至磁赤道两侧双驼峰结构消失.对磁暴期间三个不同扇区的电离层ROTI变化的分析表明:欧洲-非洲扇区磁暴前有电离层闪烁发生,磁暴发生后消失,而东亚-澳大利亚及美洲扇区则无此现象出现.研究结果表明,此次磁暴期间的电离层变化存在明显的时间和空间差异.     

2004年11月一次磁暴期间全球电离层TEC扰动分析

利用全球分布的GPS原始观测数据提取的电离层总电子含量(TEC)分析了2004年11月6日至12日期间全球电离层暴的形态特点与发展过程.结果表明,11月8日磁暴主相期间电离层暴以大范围的强烈正暴为主,在11月10日的恢复相,Dst又一次降到最低值前后期间,电离层再次受到很强的扰动,大范围的正暴和负暴交替出现.这次磁暴期间夏季半球的负暴更加强烈,反映出负暴偏向于在夏季半球发生的季节变化特点.另外,磁暴期间,夜晚TEC值普遍比磁暴前的平静期要低,具体是什么机制导致还需要进一步收集数据和分析.      

一次中等磁暴期间全球电离层TEC及ROTI指数变化分析

地磁暴发生时,电离层会有偏离平均水平的强烈扰动.基于全球电离层TEC及其时间变化率ROTI(Rate of TEC Index)数据,对2014年8月一次中等强度磁暴期间的全球电离层影响进行了分析,探讨了磁暴所引发电离层暴的可能机制.研究发现,本次磁暴伴随有明显的电离层暴效应.磁暴期间:南半球电离层以正相暴为主,北半球电离层暴则整体表现为短暂正相暴后长时间强的负相暴;电离层在北半球的下降比南半球强,并且这种下降持续了约一周时间;低纬区域电离层变化幅度明显小于中纬区域,高纬区域则主要表现为负暴效应;赤道北驼峰出现了明显的南移现象,直至磁赤道两侧双驼峰结构消失.对磁暴期间三个不同扇区的电离层ROTI变化的分析表明:欧洲-非洲扇区磁暴前有电离层闪烁发生,磁暴发生后消失,而东亚-澳大利亚及美洲扇区则无此现象出现.研究结果表明,此次磁暴期间的电离层变化存在明显的时间和空间差异.     

2000年4月磁暴期间武汉地区F电离层突然抬升现象

2000年4月6-7日的大磁暴(Dst最小值达到-317nT),急始(SSC)在6日1640UT左右出现,随后磁暴主相开始,约在7日0013UT进入恢复相.磁暴主相前期武汉地区F区电离层出现突然抬高现象,在2h内h′F和h_mF₂分别较暴前日增加约200km.此期间台湾中沥也几乎同时出现了F区电离层突增现象.磁暴主相前期f₀F₂较暴前日下降1.6MHz,其变化幅度在f₀F₂逐日变化起伏范围内,但7日f₀F₂最大值明显低于4-6日暴前水平,并伴随着波动特征.认为此次磁暴主相前期武汉地区F区电离层突增现象,可能和夜间磁暴常出现的扰动东向电场有关.      

磁暴期间中低纬电离层暴形态和物理机制分析

本文利用东亚地区１２个低纬电离层台站的测高仪观测数据，对１９７８年８月２７日发生的一次曲型磁暴期间电离层峰值高度和密度的变化进行了分析。采用滑动平均区分开电离层中不同时间尺度的扰动，分析了影响中低纬度电离层暴的几种扰动形态特征，并对其物理机制进行了讨论。结果表明：伴随磁暴急始的磁层压缩，电离层中表现出峰值密度增加和峰值高度下降；磁暴主相期间热层大气暴环流及其所引起的中性大气成分变化控制着电离层的大     

中低纬电离层不同季节地磁暴响应的事例分析

利用中国中低纬台站漠河（53.5°N,122.3°E）、北京（40.3°N,116.2°E）、武汉（30.5°N,114.2°E）和三亚（18.3°N,109.6°E）的电离层观测数据,对比分析了4个台站电离层参数在2015年不同季节4个地磁扰动事件期间的变化特征.结果表明,4个磁暴事件期间电离层的响应特征并不完全一致,有着明显的季节特征,春季、夏季和秋季电离层以负相扰动为主,冬季以正相扰动为主.分析发现,中性成分O/N₂的降低与电离层负相扰动有关,但三亚地区的负相扰动还与扰动发电机电场相关.正相扰动的机制在不同事件中并不相同,穿透电场可能是引起春季磁暴事件期间电离层短时正暴效应的原因,而冬季长时间的正暴效应则是扰动电场和中性风共同作用的结果.      

2000年7月和2003年10月大磁暴期间东亚地区中低纬电离层的GPS TEC的响应研究

利用武汉电离层观象台研制的GPS TEC的现报方法及现报系统,对东亚地区GPS台网的观测数据进行处理分析,特别对2000年7月14-18日和2003年10月28日至11月1日两次特大磁暴期间的数据进行了对比考察,文中分析了两次磁暴间的电离层响应,得到对应不同磁暴时段电离层TEC的不同变化情况,着重揭示了TEC赤道异常峰的压缩和移动以及赤道异常随时间的压缩—反弹—恢复的过程,并结合高纬电离层的部分响应机制进行了说明,结果显示,两次磁暴期的电离层响应表现出了各自不同的特点,从而反映出因季节变化引起的高纬电离层暴时能量注入的不同而造成的全球性电离层扰动的不同形态,由此看出,磁暴期间电离层TEC的变化直接与太阳扰动发生的时间及其对高纬电离层的耦合有关,若短时期内连续发生多次磁暴,则电离层反应更加复杂,不能简单地当做单一磁暴叠加处理。     

Variations in the thermosphere and ionosphere response to the 17–20 April 2002 geomagnetic storms

The responses of the thermospheric density and ionospheric foF2 to the intense magnetic storms event on 17–20 April were analyzed by using data from CHAMP/STAR and ionosonde stations respectively, and NRLMSISE-00 and IRI-2007 models were used to simulate. The models can capture the tendency of changes, especially under quiet or moderate geomagnetic conditions, but are less accurate under geomagnetic storms. The thermospheric density is sensitive to the EUV emission and geomagnetic activity, and double-peak structure appeared in the dayside. On 19 April dayside, TADs traveled toward the equator with phase speeds of the order of 300–750 m/s, interfered near the equator to produce a total density perturbation of 25%, and then passed through each other and into the opposite hemisphere. For ionospheric foF2, there are non-symmetric hemispheres’ features during the intense geomagnetic activities. In details, middle latitudes in the north and high latitudes in both hemispheres are negative ionospheric storms, and the maximum amplitudes of δfoF2$\delta \mathit{foF}2$ is about 60%, but the amplitudes decrease from the higher to lower latitudes in the Southern Hemisphere. Meanwhile, the equatorial station shows positive phase, and the maximum value is about 100%. Finally, the mechanisms for these features will be discussed in this study.     

Wave disturbance influence on HF-propagation characteristics

This work studies the variations of HF characteristics and ionospheric parameters recorded over mid-latitude paths in the Russian East-Siberian region during magnetic storms on May 15, 1997, and September 24, 2006. The sharp wave-like changes in maximum observed frequencies (MOF) were recorded during the main phase of the investigated storms. Assuming that observed MOF variations can be produced by ionospheric disturbances propagating from the northern to the southern latitudes, a simulation of HF propagation conditions was carried out.     

Ionospheric response to the 3 August 2010 geomagnetic storm at mid and mid-high latitudes

The global ionospheric response to the geomagnetic storm occurred of 3 August 2010 is studied in terms of the ionospheric parameter foF2. Data from three longitudinal sectors (Asia/Pacific, Europe/Africa and America) are considered. Some new aspects of the storm time ionospheric behavior are revealed. Results of the analysis show that the main ionospheric effects of the storm under consideration are: (a) prior to the storm, Japanese, Australian and American stations show increases in foF2, irrespective of the local time. (b) During the main phase, the stations of mid latitudes of the American sector show positive disturbances (in the pre-dusk hours), which subsequently change to negative. (c) During the recovery phase of the magnetic storm long-duration positive disturbances are observed at mid-low latitudes of the African chain. Also positive disturbances are observed in the Australian sector. In the European sector long-duration negative disturbances are seen at mid-high latitudes during the last part of the recovery phase while at mid-low latitudes a positive disturbance is seen, followed by a negative disturbance. In general, the ionospheric storm effects show a clear hemispheric asymmetry.     

Ionospheric parameters in the European sector during the magnetic storm of August 25–26, 2018

Variations of ionospheric parameters Total Electron Content (TEC) by GNSS, critical frequency (foF2) by vertical sounding and electron density (Ne) by low-altitude satellite were studied at high, mid and low latitudes of the European sector during the magnetic storm of August 25–26, 2018. During the main phase of the storm the ionospheric F2-layer was under the positive disturbance at mid and low latitudes. Then the transition from the positive to negative ΔfoF2 values occurred at all latitudes. The recovery phase was characterized by negative ionospheric disturbance at all latitudes. This is due to the decrease of thermospheric O/N2 ratio during the recovery phase of the storm. The intense Es layers screened the reflections from the F2-layer on August 26th at high and at low latitudes but at different times. Some blackouts occurred due to the high absorption level at high latitudes. In general, foF2 and TEC data were highly correlated. The major Ne changes were at the low latitudes. In general, Ne data confirmed the ionospheric dynamics revealed with foF2 and TEC.     

1998年4月下旬至5月上旬地磁暴的日地事件认证

综合运用SOHO／LASCO、SOHO／EIT关于CME的观测结果和WIND飞船关于太阳风的观测记录，识别了1998年4月下旬至5月上旬发生的磁暴的CME源，分析了与5月初强磁暴群相联系的日地事件。结果表明，所用日地扰动事件关系认证的方法是可行的，本文就上述日地事件所涉及的磁暴群与活动区的关系、CME地磁效应的日面东西不对称性以及磁云与高速流的作用等问题进行了讨论。     

Longitudinal variations of geomagnetic and ionospheric parameters in the Northern Hemisphere during magnetic storms according to multi-instrument observations

We present a joint analysis of longitude-temporal variations of ionospheric and geomagnetic parameters at middle and high latitudes in the Northern Hemisphere during the two severe magnetic storms in March and June 2015 by using data from the chains of magnetometers, ionosondes and GPS/GLONASS receivers. We identify the fixed longitudinal zones where the variability of the magnetic field is consistently high or low under quiet and disturbed geomagnetic conditions. The revealed longitudinal structure of the geomagnetic field variability in quiet geomagnetic conditions is caused by the discrepancy of the geographic and magnetic poles and by the spatial anomalies of different scales in the main magnetic field of the Earth. Variations of ionospheric parameters are shown to exhibit a pronounced longitudinal inhomogeneity with changing geomagnetic conditions. This inhomogeneity is associated with the longitudinal features of background and disturbed structure of the geomagnetic field. During the recovery phase of a storm, important role in dynamics of the mid-latitude ionosphere may belong to wave-like thermospheric disturbances of molecular gas, propagating westward for several days. Therefore, it is necessary to extend the time interval for studying the ionospheric effects of strong magnetic storms by a few days after the end of the magnetospheric source influence, while the disturbed regions in the thermosphere continues moving westward and causes the electron density decrease along the trajectories of propagation.     

磁暴期间中纬度电离层剖面结构变化的数值模拟

利用电离层理论模型模拟了磁暴期间热层大气温度、成分、中性风和电场扰动对电离层电子密度剖面结构，特别是峰值密度和峰值高度变化的影响，结果表明，热层大气温度变化所引起光化反应系数的改变对电离层剖面结构影响不大；热层大气成分特别是Ｎ２／Ｏ的变化能有效地引起密度剖面变化，Ｎ２增加足以使峰值密度产生所观测到的负相暴；由中性风和电场引起等离子体漂移是峰值高度ｈｍＦ２变化的主要原因，但对电子密度的影响不足以抵消     

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.