磁静日期间中国大陆地区外源弱磁场研究

利用第四代地磁场综合模型CM4, 研究了中国大陆地区1960-2000年磁静日期间地磁外源弱磁场的变化情况, 计算并分析了外源场中的电离层感应场、环形场以及磁层感应场的分布和变化. 结果显示, 北向分量X的磁层感应场强度总体呈先增加后减少的趋势, 共减少了约7.3nT; 东向分量Y的磁层感应场强度呈先减少后增加的趋势, 共增加了约0.8nT; 垂直分量Z的磁层感应场强度呈先增加后减少的趋势, 共增加了约5.5nT. 三个分量的电离层感应场以及环形场变化幅度很小, 其分布在1960-1970和1970-1980年, 1980-1990 和1990-2000年呈现正负互相变换的现象, 认为该现象可能与太阳11年活动周期有关. 最后对弱磁场随时间变化的结果进行了分析说明.      

利用北斗观测数据实时监测中国区域电离层变化

北斗卫星导航信号采用三个频点工作,可以利用伪距双频组差方法解算电离层电子含量,为实时监视中国区域电离层变化提供新的技术手段.中国中低纬度处于电离层赤道异常变化区,在北纬20°±5°区域时常发生较大梯度的电离层变化.利用北斗实时多频伪距和相位观测数据,采用相位平滑伪距方法计算电离层穿刺点电子含量,分析通过北斗系统GEO卫星监测的电离层周日变化特性;采用多面函数方法拟合中国区域1°×1°分辨率的电离层延迟量,每5min绘制一幅中国区域电离层图,观测区域所有电离层穿刺点拟合残差RMS为2.778TECU;分析北斗系统实时监测中国区域电离层异常情况,当发生电离层异常变化时,相邻两天的VTEC（Vertical Total Electronic Content）峰值相差约60TECU.      

国外磁力探测卫星的发展

<正>精确探测磁力场对军事战争,研究地磁场、太阳活动和电离层的相互作用,进一步了解空间环境,以及了解电离层活动对通信和导航卫星的干扰等都具有十分重要的意义。截至目前,国外相继发射了多颗磁力探测卫星,对地核场(主要磁场)、地壳场(异常场、磁异常)、电离层磁场和磁层磁场等地磁场的各个部分进行了全面探测,获取了距地表100km到数千千米范围内的地磁数据,进而建立了精确的全球地磁场模型,形成了卫星地磁学,将地磁学研究向前推进了一大步。     

基于Cluster观测的磁尾场向电流在南北半球投影位置的分布

利用Cluster四颗卫星的磁场探测数据计算磁尾场向电流并投影到极区电离层,研究其投影位置在南北半球的分布规律,统计过程中去除了强磁暴（磁暴主相Dst<–100 nT）期间的场向电流事件。结果显示:磁尾场向电流事件在极区投影位置的纬度分布具有明显的南北半球不对称性,北半球为单峰结构,南半球为双峰结构。在北半球投影到较低纬度（<64°）的场向电流事件数目明显多于南半球,并且所能达到的最低纬度更低;在南半球投影到较高纬度（>74°）的场向电流事件数目明显多于北半球,并且所能达到的最高纬度更高。地磁平静条件下（|AL|<100 nT）,磁尾场向电流密度随磁地方时（MLT）呈递增趋势,这一结果与低高度卫星在极区对I区场向电流的探测结果符合很好。研究结果表明,磁尾场向电流投影位置的纬度分布呈现出明显的南北不对称性,这与南北半球磁尾场向电流的空间分布以及磁层中磁场结构具有密切关系。      

用高分辨率地磁资料考察磁层耦合的特征

用取自１００°Ｅ和３００°Ｅ的两条地磁经度链附近１１个台站的１ｍｉｎ均值地磁资料,分析了１９９４年１１月２６日磁暴期间的磁扰特征,由Ｈ和Ｚ分量变得知,一区和二区场向电流的变化发展是磁层－电离层电动耦合中的重要过程,它们对于极光区和中纬区电离层的作用效果有很大差异。     

磁静日期间中国大陆地区地磁外源场研究

利用第4代地磁场综合模型CM4, 研究了中国大陆地区1960--2000年磁静日期间地磁外源场的变化情况, 并进一步计算分析了外源场中的电离层场及磁层场的分布与变化.结果显示, 北向分量X的外源场强度在40年间呈先增加后减小的趋势, 共减少了约32 nT, 其磁层场强度呈先增大, 然后逐年减小的趋势, 共减少了约23.7 nT; 东向分量Y的外源场强度呈先减少后增加再减少的趋势, 共增加了约3.8 nT, 其磁层场强度呈先减小, 再逐年增加的趋势, 共增加了约2.3 nT; 垂直分量Z的外源场强度呈先减少后增加的趋势, 共增加了约4.6 nT, 其磁层场强度呈先减小后增加的趋势, 共增加了约9.3 nT. 三分量的电离层场强度变化均小于1 nT, 其分布在1960--1970和1970--1980年, 1980--1990和1990--2000年呈现正负互相变换的现象, 该现象可能与太阳11年活动周期有关.      

电离层赤道异常峰区的微分多普勒跟踪

本文介绍在武汉(30.5°N,114.4°E)地区利用微分多普勒方法对电离层赤道异常峰进行跟踪的结果.由观测资料的分析表明,东经115°线附近,电离层赤道异常峰区在我国长沙(28.1°N,113.0°E)以南和广州(23.2°N,113.3°E)以北地段,其北‘驼峰’顶位于衡阳(26.8°N,112.5°E)至英德(24.2°N,113.5°E)一带上空.对异常峰活动特征的研究也获得了一些有益结果.     

半球功率输入和高纬电离层电导

综述和介绍了由TIROS—NOAA系列卫星资料制定高纬沉降粒子能流和电离层积分电导经验模式的方法,绘制了不同粒子沉降活动的Pedersen和Hall电导在磁纬-磁地方时坐标内的等值线分布图．同时给出了不同季节内受太阳电磁辐射控制的电导等值线分布．具体地分析了电导经验模式与磁层-电离层耦合过程的内在联系。     

火星空间磁场结构特征

在火星空间模拟的单流体MHD模型的基础上, 研究了火星空间磁场结构及火星表面局部磁异常对磁场结构的影响. 在太阳风与火星相互作用的过程中, 形成弓激波和磁堆积区, 行星际磁场弯曲并向两极移动且被拖拽变形, 大部分磁力线从火星两极绕过, 通过火星之后在磁尾留下V字形结构. 火星表面附近局部磁异常也对火星磁场结构产生不可忽视的影响. 不同位置和强度的磁异常与太阳风相互作用形成结构及形态各异的微磁层, 如被拖拽的微磁层和存在开磁力线的微磁层等. 局部磁异常改变了近火磁场结构, 并可能改变等离子体的分布.      

磁层氧离子向磁鞘泄漏的机制和效应

１９９７年 １月 １０日磁暴期间， Ｇｅｏｔａｉｌ卫星在向阳侧的磁鞘中观测到了磁层氧离子突增事件．这些氧离子的出现和磁鞘中存在很强的南向行星际磁场有关．事件期间向阳面发生了准静态的磁重联，氧离子流存在由北向南的速度分量．通量突增过程具有逆向和正向能量色散现象，磁层内部只有氧离子有可能被梯度漂移输送到重联区，所以只有氧离子在磁鞘中持续地被观测到．估计氧离子的逃逸速率为 ０．６１× １０２３／ｓ，大约为环电流氧离子输入率的 ３３％．大量的环电流氧离子由磁层跑到了磁鞘，导致环电流指数 ＡＳＹ－Ｈ呈现明显的非对称性．     

东亚大陆磁异常区地磁太阳日变化的异常特征

使用ＩＧＹ／ＩＧＣ（１９５７。７。１－１９５９。１２。３０）期间全球地磁台网和中国长春、北京、上海、拉萨四台的地磁资料，分析了东亚大陆磁常区地磁异常区地磁太阳静日变化Ｓｑ的异常特征，分析表明，组成Ｓｑ的两个主要谐波（１次和２次谐波）在东亚大陆常区呈现出不同于其他区的分布特征；Ｘ分量振幅值一般高于地磁纬度相同的其他地区的振幅。振幅极小值出现的纬度向南移动约２０°，极小值的量值小于其他地区，由东亚异常     

大型铁磁性物体近场磁异常场数值仿真

磁异常探测是一种在地球物理领域有着广泛应用的探测方法,磁异常场的空间分布规律信息是磁异常探测的主要理论依据。对矩形铁磁性物体空间磁场模型进行了推导,利用ANSYS Maxwell分析了大型铁磁性物体近场的磁异常场空间分布规律。针对不同地磁场方向条件,得到了近场空间磁感应强度总量分布及矢量分布规律,揭示了在不同条件下磁感应强度模量场和矢量场都具有普遍的对称性和规律性。通过对仿真模型进行缩比试验,测量了类似条件下模型近场的磁感应强度模量场和矢量场信息,验证了仿真得到的磁异常场空间分布规律的一致性和正确性。      

Study of maximum electron density NmF2 at Karachi and Islamabad during solar minimum (1996) and solar maximum (2000) and its comparison with IRI

The monthly hourly medians of maximum electron density, N_mF₂, at two Pakistani ionospheric stations, Karachi and Islamabad, have been determined for solar minimum (1996) and solar maximum (2000) and compared with IRI predictions using the URSI coefficients. At night and pre-noon period the N_mF₂ values at both stations are almost equal during the 2 years. However, at post-noon the values at Karachi are considerably larger than those at Islamabad due to the equatorial or geomagnetic anomaly. Karachi (geomag. coord. 16.44°N, 139.08°E) lies near the region of the equatorial anomaly (+20 and −20 geomagnetic latitude), so most of the N_mF₂ values at Karachi are larger than those at Islamabad (geomag. coord. 24.46°N, 145.67°E). The maximum monthly values of N_mF₂ show a semi-annual variation at Karachi and Islamabad both during 1996 and 2000 as predicted by IRI.     

模式化分析F区电离层赤道异常槽

利用二维低纬电离层理论时变模式模拟低纬电离层演化，考察影响赤道异常槽位置的物理因素．计算结果显示赤道槽有明显的季节、地方时和经度变化．以１１０°Ｅ为例，北半球夏季期间赤道槽一般在磁倾赤道北侧，最北达３°-３．５°Ｎ，而在北半球冬季期间一般位于磁倾赤道南侧，最南可达４°－５°Ｓ．进一步分析发现，赤道槽季节变化中光化电离率季节改变的影响很小，主要由水平中性风季节变化贡献．计算以８３天为例，白天赤道槽在地理经度１００°Ｅ附近最南，２８５°Ｅ附近最北，与观测特征基本一致．主要是背景大气水平风场的经度差异导致赤道槽位置的经度变化，而非前人认为直接由磁偏角控制的．     

赤道异常峰区电离层的某些特点

由于赤道异常北峰覆盖我国整个南部地带,因此对峰区电离层特征的研究就成为掌握中国电离层特点的关键之一。本文试图对以下六个问题作些介绍和评述:1.逐日起伏和子夜前极大;2.峰位置的移动;3.赤道异常的经度效应;4.不均匀结构引起的强闪烁和快速法拉第衰落;5.顶部电离层的离化突起和中性赤道异常;6.粒子沉降的双峰分布.      

Variations of geomagnetic cutoff rigidity in the southern hemisphere close to 70°W (South-Atlantic Anomaly and Antarctic zones) in the period 1975–2010

We report the existence of rapid variations in (effective) geomagnetic cutoff rigidity (Rc) between the equatorial and Antarctic zones adjacent to the Andes Mountains, revealed by the variation rate of geomagnetic cutoff rigidity (VRc) in the period 1975–2010. Our analysis is based on empirical records and theoretical models of the variations in cosmic rays and on the structure of geomagnetic fields. These have given us a different view of variations in Rc in time and space along the 70°W meridian, where secular variations in the geomagnetic field are strongly influenced by the proximity of the South Atlantic Magnetic Anomaly (SAMA), one of the most important characteristics of the terrestrial magnetic field that affects our planet, close from the equator to the 50°S parallel and from South America to South Africa. The VRc presents rapid changes in mid-latitudes where SAMA exerts its influence despite the existence of smooth changes in the geomagnetic field. This shows that these changes occur mainly in the spatial configuration, rather than in the temporal evolution of Rc. The analysis was performed using measurements from the Chilean Network of Cosmic Rays and Geomagnetism Observatories, equipped with BF-3 and latest generation He-3 neutron monitors, Fluxgate magnetometers, geomagnetic reference field (IGRF) and Tsyganenko 2001 model (just for completeness).     

IRI-2007预测TEC在广州地区的适用性分析

利用广州站(23.2°N, 113.3°E) GPS双频接收机监测的电离层TEC数据和IRI-2007模型不同电离层输入参数计算得到的TEC预测值, 对比分析了太阳活动低年(2008年)广州地区TEC的变化特征. 结果表明, TEC观测值周日变化在16:00LT左右达到最大值, 而IRI-TEC最大值出现时间较GPS-TEC提前1h左右. TEC季节变化在春秋分较高, 两至季节较低, 表现出明显的半年特性和季节依赖性, 并出现冬季异常现象. IRI-TEC与GPS-TEC在白天具有较好的一致性, 夜间偏差较大. 不同电离层输入参数得到的TEC预测值也相差较大, 选用顶部电子密度参数NeQuick、底部厚度参数B0 Table并用URSI系数计算F₂层峰值参数时, 能较好地反映TEC观测值的变化特征. 在对磁暴的响应上, 预测值无明显变化, 观测值则有比较明显的表现. 通过对比, 初步分析了利用IRI-2007模型预测TEC在广州地区的适用性, 并给出了合理的参数选择方案.      

Variability study of ionospheric total electron content at crest of equatorial anomaly in China from 1997 to 2007

The variation of TEC data at Wuhan station (geographic coordinate: 30.5°N, 114.4°E; geomagnetic coordinate: 19.2°N, 183.8°E) at crest of equatorial anomaly in China from January 1997 to December 2007 were analyzed. Variability with solar activity, annual, semiannual, diurnal and seasonal variation were also analyzed. The MSIS00 model and ISR model were used to analyze the possible mechanisms of the variabilities found in the results. The TEC data in 1997 and 2001 deduced from another crest station Xiamen (geographic coordinate: 24.4°N, 118.1°E; geomagnetic coordinate: 13.2°N, 187.4°E) were used to contrast. Analysis results show that long-term variations of TEC at Xiamen station are mainly controlled by the variations of solar activities. Typical diurnal variation behaves as a minimum of the TEC in the pre-dawn hours around 05:00–06:00LT and a maximum on the afternoon hours around 13:00–15:00LT. Some features like the semiannual anomaly and winter anomaly in TEC have been reported. The anomaly may be the result of common action of the electric field over the magnetic equatorial and the [O/N₂] at the crest station.     

Some ionospheric storm effects at equatorial and low latitudes

In this paper, the response of the equatorial and low latitude ionosphere to three intense geomagnetic storms occurred in 2002 and 2003 is reported. For that, critical frequency of F2-layer foF2 and the peak height hmF2 hmF2 for the stations Jicamarca (11.9°S), Ascension Is (7.92°S) and Tucuman (26.9°S) are used. The results show a “smoothing” of the Equatorial Anomaly structure during the development of the storms. Noticeable features are the increases in foF2 before the storm sudden commencement (SC) at equatorial latitudes and the southern crest of the Equatorial Anomaly. In some cases nearly simultaneous increases in foF2 are observed in response to the storm, which are attributed to the prompt electric field. Also, positive effects observed at equatorial and low latitudes during the development of the storm seem to be caused by the disturbance dynamo electric field due to the storm-time circulation. Increases in foF2 above the equator and simultaneous decreases in foF2 at the south crest near to the end of a long-duration main phase are attributed to equatorward-directed meridional winds. Decreases in foF2 observed during the recovery phase of storms are believed to be caused by composition changes. The results indicate that the prompt penetration electric field on the EA is important but their effect is of short lived. More significant ionospheric effects are the produced by the disturbance dynamo electric field. The role of storm-time winds is important because they modify the “fountain effect” and transport the composition changes toward low latitudes.     

利用IGS-TEC数据分析中国华南地区电离层赤道异常北驼峰的变化特征

利用2010年11月至2011年10月IGS提供的全球电子浓度总含量(TEC)数据, 分析太阳活动上升期华南地区(经度110°E, 纬度5°—35°N) 上空电离层赤道异常(EIA)北驼峰的变化特征. 结果显示, 电离层赤道异常北驼峰区TEC峰值I具有明显的季节和半年变化特征; 北驼峰峰值出现的时间T和纬度L的日变化有一个相对较大的变化区间, 其季节和半年变化特征并不明显; 太阳活动对北驼峰变化影响比较明显, 而地磁活动对北驼峰变化影响不明显.