一种基于白谱法的电离层天气扰动指数

基于一种电离层扰动提取方法——白谱法,利用IGS提供的电离层TEC网格数据,获得电离层J_s指数、J_r指数和J_p指数,分别反映单站、纬度圈（沿经度积分）及行星际尺度下的电离层天气扰动状态.在2015年3月的一次磁暴过程中,J_s指数、J_r指数及J_p指数均很好地反映出电离层响应地磁暴的过程,磁暴前后J_p指数与Dst指数相关系数达到-0.72;J_s图从二维角度很好地表征了电离层天气的扰动过程.在此基础上,统计分析了2011——2014年J_p指数与Dst指数的相关性,结果表明:限定J_p≥2,J_p指数与对应时间Dst指数的相关系数为-0.67;限定J_p≥3,二者相关系数更高,达到-0.87.通过分析不同J_p指数阈值下不同等级磁暴的次数,发现J_p指数可以很好地反映磁暴下的电离层整体扰动,为指示电离层天气状态提供了可能的参数.      

内重力波传播的3维传输函数模式研究

在考虑背景风场及大气耗散的条件下,建立了3维内重力波传输函数数值模式.分析了300 km高度3维传输函数在频率波数域的特性,并以近地面单位脉冲点源为激发源,得到了内重力波在3维空间中的时空分布.讨论了不同时空尺度地面方波源激发的内重力波在电离层高度的能量分布特征.结果表明,(1)对内重力波而言,背景大气相当于一个带通滤波器,只有波动周期和波长分别在15～30 min和200～400 km之间的重力波扰动最容易上传到300km高度;(2)在背景风场的作用下水平面上以同心圆扩散的波阵面以及垂直方向上成漏斗状的波阵面发生了变形,并且逆风方向比顺风方向更有利于声重力波由对流层向电离层高度传播;(3)300km高度对时间尺度和空间尺度分别在20～30 min和150～250 km之间的地面方波源响应的总能量最强.      

白谱法在电离层扰动研究中的应用

将电离层扰动从其背景中分离出来一直是电离层扰动研究的核心与难点。文章综述白谱法在电离层扰动研究方面取得的进展,主要有:1）白谱法比常规电离层扰动提取方法能更好地描述磁暴期间电离层的扰动,利用白谱法构建的电离层天气单站指数 Js、全球指数 Jp 和区域指数Jr与 Dst 指数之间存在极好的关联性,可以直接利用 Dst 来对 Jp进行预报。2）白谱法同样适合研究强磁暴期间的电离层异常弱响应。对比研究发现,电离层在强磁暴条件下的弱响应不依赖于采用的扰动提取方法本身,并且该现象的出现与纬度、地方时及磁暴前期条件强烈相关。3）白谱法是研究地磁平静期由其他扰动源引起电离层扰动的有力工具。基于白谱法构建的Js分布图能够很好地反映台风过程中电离层扰动的空间特征。     

用Kriging方法构建中纬度区域电离层TEC地图

提出了中国中北部及周边(30°N～55°N,70°E～140°E范围内)区域电离层电子浓度总含量(TEC)地图(简称CNC TEC Map)的Kriging算法.比较了目前被广泛使用的电离层模型(Klobuchar,IRI和JPLGIM)与真实的TEC分布的符合情况;比较了常数漂移(普通Kriging方法)、线性漂移和二次漂移的Kriging方法;在三种不同的时间分辨率(5min,30min和120min)下,比较了Kriging算法、就近插值算法和多项式回归算法(5阶)绘制CNC TEC Map的效果.结果显示在本文研究区域内常用的电离层模型与真实TEC分布存在较大的区别;使用普通Kriging方法就可以较好的表示华北地区TEC分布;Kriging方法的结果优于其余两种插值算法,尤其是当时间分辨率提高到5 min时,Kriging算法的优势比较明显.      

利用电离层参量推断电子浓度剖面的一种简单方法

由武汉电离层观象台实测的电离层F2层临界频率foF2、3000km传播因子M(3000)F2的月中值资料，统计分析分别得出它们的经验模式，模式结果能够较好地再现这些参数的观测值．利用foF2、M(3000)F2以及TEC的经验模式，获得F2层的峰值参数，输入到电子浓度的Chapman α函数中，推断出了电子浓度的高度剖面；将剖面在一定的高度范围内积分，得到该区域内的电子含量并与实际观测TEC相比较，结果表明，在100-1000km高度范围内积分的电子含量与观测结果能够较好的符合．