太阳F10.7指数准27天振荡的小波分析

利用1956-2003年的F10.7日均值数据,采用Morlet小波变换方法,分析了准27天振荡的特征及与太阳活动11年周期(Schwabe周期)的关系.结果表明,F10.7的准27天振荡的幅度和周期存在明显的短期变化现象,不同年里变化的程度差别很大,有些年里起伏非常剧烈,在几天到几十天的很短时间里,幅度变化达十几倍,周期可变化数天,甚至发生十几天的突变;有些年里,幅度变化很大但起伏很小,周期也比较稳定.准27天振荡的年平均幅度存在明显的逐年变化,与太阳活动显著相关.一般说来,F10.7越高,准27天振荡的幅度就越大,然而在太阳活动19周峰年,F10.7比其他活动周的值都高,但准27天振荡的幅度却比其他活动周低.准27天振荡的周期也有明显的逐年变化,除了个别年(如1987年),年平均周期在24至31天之间变化,与太阳活动周期没有明显的关系.48年的平均周期为27.3天.从总体看,周期有逐渐缩短的趋势,48年里周期大约减少了1.5天.造成准27天振荡起伏的因素非常复杂,有待深入研究.      

赤道异常的两日振荡

本文给出了赤道异常两日振荡的四大特点;说明了磁暴、电离层暴引起的f₀F₂起伏波动与赤道异常两日振荡的区别;讨论了不同周期赤道异常长周期振荡的迭加;最后将这些结果用于东亚扇区, 发现35°N以北的逐日起伏波动主要由电离层暴控制;31°N以南f₀F₂的逐日起伏波动主要由赤道异常的长周期振荡控制.      

武昌低电离层LF观测的季节变化

通过分析武昌低电离层LF观测数据,得到了中低纬度低电离层电子密度剖面的季节变化特征及其与太阳天顶角周年变化的关系,给出LF相位周年振荡幅度的年际变化曲线．     

赤道异常的行星波周期振荡的统计特征与逐年变化及其QBO调制

利用赤道异常峰区台站(Okinawa)观测的, f₀F₂资料(1977—1990), 分析计算了赤道电离层行星波周期振荡(2日、3—4日、5—7日及10—16日)的特征及其变化规律, 发现其在一年四季都有出现, 但相对强度在冬、夏季较大, 且冬季更强;其振荡周期也随季节有所变化, 以2日波而言, 夏季更接近于2日, 而冬季则多在2日多至2日半区间振荡;更长周期的波的所谓夏季峰值的出现, 还有向夏初和夏末过渡的趋势。并发现振荡与太阳活动性呈负相关, 即低年的相对幅度要强于高年, 并且周期越长负相关越显著;同时显示出振荡的出现率及频率变化受到QBO的调制, QBO东风相期间比西风相更易于出现长周期振荡。这些结果说明赤道电离层明显受到中低层大气动力学变化的向上耦合的影响。      

大气波动监测仪在岩石圈-大气层-电离层研究中的应用

针对北京大学空间物理与应用技术研究所研制的两台大气波动监测仪近三年的观测数据,对这一时段内所观测到的重力波和次声波周期尺度扰动的形态特征、谱结构特征及其在时间分布上的统计特征进行了分析. 给出了几例雷暴、地震等事件中观测到的大气扰动,并揭示了这些事件期间观测到的与地面大气扰动周期尺度相类似的电离层扰动. 结果表明,北京大学研制的大气波动监测仪可有效记录到地面的微弱大气扰动,观测数据可用于进行岩石圈-大气层-电离层之间的耦合研究.      

中低纬电离层对行星际磁场南向翻转的响应

利用卫星和地面台站的历史数据, 研究了中低纬电离层f0F2 对强行星际磁场南向翻转的响应. 结果表明, 行星际磁场南向翻转能引起电离层扰动式响应, 响应特性与纬度、季节和翻转时刻的地方时有关. 在中纬, 发生在夏分季和夜间的翻转能造成较强的电离层负响应, 其幅度随纬度的降低而变弱, 在恢复过程中存在不规则振荡; 在低纬, 南向翻转引起的电离层响应在夏分季较强, 在冬季则较弱, 且易被淹没在电离层自身的扰动中. 分析指出电离层最大负响应与翻转后南向磁场极大值之间有着较好的线性关系.      

我国中低纬地区上空低电离层中的行星波

本文通过5年的电离层吸收观测资料与平流层增温事件对比及吸收资料的谱分析,得出以下几点初步结论:1)极区平流层增温事件的影响可能通过子午环流和行星波传播,经过5—9天后到达中低纬地区,从而引起那里的电离层吸收变化;2)冬季行星波沿子午方向的平均速度大约在10m/s到15m/s之间变化;3)全年均有周期为32天、18天、10天、8天和2天的行星波出现,它对大气湍流系数有明显影响。计算得出行星波扰动引起中层的NO浓度偏离未扰值可高达40%。      

太阳活动对电离层TEC变化影响分析

为研究太阳活动对电离层TEC变化的影响,从整体到局部分析了2000-2016年的太阳黑子数、太阳射电流量F_(10.7)指数日均值与电离层TEC的关系,并重点分析了2017年9月6日太阳爆发X9.3级特大耀斑前后15天太阳活动与电离层TEC变化的相关性.结果表明:由2000-2016年的数据整体看来,太阳黑子数、太阳F_(10.7)指数、TEC两两之间具有很强的整体相关性,但局部相关性强弱不均;此次耀斑爆发前后太阳黑子数、太阳F_(10.7)指数和TEC具有很强的正相关特性,太阳活动对TEC的影响时延约为2天;太阳活动对全球电离层TEC的影响不同步,从高纬至低纬约有1天的延迟,且对低纬度的影响远大于中高纬度.太阳活动是影响电离层TEC变化的主要原因,但局部也可能存在其他重要影响因素.     

太阳活动对电离层TEC变化影响分析ormalsize

为研究太阳活动对电离层TEC变化的影响,从整体到局部分析了2000—2016年的太阳黑子数、太阳射电流量F_10.7指数日均值与电离层TEC的关系,并重点分析了2017年9月6日太阳爆发X9.3级特大耀斑前后15天太阳活动与电离层TEC变化的相关性.结果表明:由2000—2016年的数据整体看来,太阳黑子数、太阳F_10.7指数、TEC两两之间具有很强的整体相关性,但局部相关性强弱不均;此次耀斑爆发前后太阳黑子数、太阳F_10.7指数和TEC具有很强的正相关特性,太阳活动对TEC的影响时延约为2天;太阳活动对全球电离层TEC的影响不同步,从高纬至低纬约有1天的延迟,且对低纬度的影响远大于中高纬度.太阳活动是影响电离层TEC变化的主要原因,但局部也可能存在其他重要影响因素.      

影响f_(min)的各种因子和中纬D层“冬季反常”的可能原因

本文用统计方法分析了太阳活动、地磁活动及气象因子对电离层吸收的作用,探讨中纬低电离层“冬季反常吸收”的可能原因.结果表明,气象因子能较好地说明“冬季反常”现象.由叠加周期分析的结果看,f_(min)事件日后第四天,△T(50mb)达最大值,这与对流层内的行星波向上传播的理论相符.分析还表明,以急始(磁)暴SSC作为f_(min)反常事件日的标志并不恰当.本文资料还无法肯定或否定∑K_p指数与反常吸收的相关性.     

微波爆发前太阳射电发射的周期振荡

本文分析了1979年1月一12月紫台3.2cm、10cm波段上的爆发资料,峰值流量增量ΔS/S≥50%的爆发共计25个,发现所有25个爆发的爆前记录曲线上都存在着周期从几秒一10几秒、振幅约为太阳非扰动分量l%的振荡。这种振荡一般先于爆发几小时或几天。但对于特大爆发,如47GB型爆发,在长时间持续振荡以后,往往在爆前几十分钟或几小时突归宁静,呈平滑记录;对于较小的爆发,脉冲爆或持续期较短的复杂爆,如3S型、20GRF型以及45C型,在振荡同爆发之间不存在记录曲线的宁静时段,而往往由振荡直接延续到爆发。因此微波辐射的这种振荡特性可能是耀斑区域储能过程的一种反映。      

Time variations of dynamical processes in the midlatitude upper mesosphere — lower thermosphere

Complex studies with the use of spectrum and harmonic analysis allow determination of wave disturbances in the prevailing and tidal wind, and also mesoscale short period oscillation intensity per unit mass. We particularly find enhanced periods of 4–6, 9–12, 15–20, 25–30 days, which are typical for planetary waves in the lower and middle atmosphere of the Earth. We also reveal the non-linear character of vertical amplitude and phase profiles for wave disturbances with planetary wave scales in the prevailing, tidal and short period oscillation intensity. This non-linearity is interpreted as a consequence of the non-linear interaction of waves such as internal gravity waves, tides and planetary waves among themselves and with background movements.     

Observations of a quasi-90-day oscillation in the MLT winds and tides over an equatorial station using meteor radar winds

An evident signature of a least studied quasi-90-day oscillation is found in the winds and tides in the MLT from an equatorial station, São João do Cariri (7.4°S, 36.5°W). The oscillation is found to appear mainly in certain intervals with small but appreciable seasonal (fourth harmonic of annual oscillation) contribution. The maximum amplitude of the oscillation is found to be around 10 m/s in the zonal wind. The enhancement peak of the oscillation exhibits downward movement indicating a plausible role of upward moving waves/tides in carrying its imprint from below to the MLT. Similar oscillation feature in the tropospheric zonal wind and ozone may imply its lower atmospheric origin as a component of the intraseasonal oscillation (ISO) that moves upward by modulating the tides. Subsequently, the propagating tides (mainly semidiurnal) are enhanced by the ozone in the stratosphere through absorption of solar UV radiation and finally manifest the oscillation in the MLT. Consistency of the present findings with the past investigations are observed in some aspects of the oscillation, whereas existing mismatches in others are believed to be due to geophysical variability depending on space and time among various locations on the globe.     

会切磁场推力器低频振荡特性

针对会切磁场推力器的低频振荡特性,将推力器的工作模式分为高电流模式和低电流模式,在此基础上研究了低频振荡随工作参数和磁场位形的变化特性,并针对推力系统外回路对低频振荡的影响进行了研究。结果表明,在高质量流量下,随着放电电压的增加,会切磁场推力器的工作模式从高电流模式转换为低电流模式。在高电流模式下,放电电流具有高振幅、低频率的特征,羽流比较模糊,并且电流振荡幅值随着放电电压增大呈先增大后降低的趋势,而对应的振荡频率随着放电电压的增大而增大。在低电流模式下,放电电流具有低振幅、高频率的特征,羽流有两条明显的亮线,并且电流振荡幅值和频率均随放电电压的增大而增大。在不同工况下,随着质量流量增大,放电电流振荡幅值和频率均呈现增大的趋势。研究还发现,外回路中的电阻和电感对低频振荡起到一定的抑制作用,而电容对低频振荡的影响并不明显。     

Equatorial planetary waves in the mesosphere observed by airglow periodic oscillations

Planetary scale waves in the equatorial upper mesosphere were studied by measuring the airglow OI557.7 nm, O₂b(0,1) and OH(6,2) emission intensities and OH rotational temperature at São João do Cariri (7.4°S; 36.5°W). From four years of data, 1998–2001, periodic oscillations of the airglow emissions were analyzed using the Lomb–Scargle spectral analysis. An oscillation of 3–4 days was frequently observed, which might be ultra-fast Kelvin waves. No seasonal dependency of the wave activity was found. On some occasions we found a quasi-5-day oscillation with a phase difference between the emissions, suggesting an upward energy flow. This is interpreted as a normal mode Rossby wave.     

半浮区液桥自由面振荡特征

使用一套双路同步显微放大录像及图像处理系统,研究了夹角为90°的两个竖直剖面沿轴向不同高度液桥自由表面的位移振荡,得到轴向不同高度上的环向相位差,观测到在振荡周期内液桥表面轮廓线在不同时刻均不相交的特点。实验结果表明,液桥自由面振荡除具有径向扰动及轴向振荡变化外,还存在环向波动变化。根据实验结果,讨论了环向波动基本变化规律以及本实验在测量精度和测量误差方面存在的问题。     

模型燃烧室内不稳定燃烧发展过程的数值分析

为了对自燃推进剂燃烧室内出现的不稳定燃烧现象进行详细分析,采用欧拉-拉格朗日方法对该燃烧室内的气液两相非稳态燃烧过程进行了数值模拟,计算得到的压力振荡幅值和频谱特性与实验结果吻合较好,在此基础上对不同燃烧阶段内的压力和释热变化规律进行了分析。结果表明:在压力振荡幅值超过10%的不稳定燃烧阶段,压力振荡主频为9 200 Hz,燃烧室内横向压力分布与1阶切向振型一致,仿真中再现了1阶切向自激高频不稳定燃烧的产生及发展过程;稳定燃烧向不稳定燃烧转变早期,压力振荡从部分燃烧释热波动中获得能量,压力振荡幅值缓慢增长;随着燃烧进行,燃烧释热波动与压力振荡之间相位和频谱特性逐渐趋于一致,压力振荡幅值开始急剧增大;当二者完全耦合时,燃烧室内压力振荡幅值达到极限饱和状态,此时压力振荡幅值超过了平均室压的200%。      

大功率霍尔推力器应用的滤波单元建模分析

放电电流低频振荡的抑制是霍尔推力器应用的主要问题之一,使用RLC滤波单元是抑制霍尔推力器放电电流低频振荡的最常用方法.对于大功率霍尔推力器而言,传统的RLC滤波器存在直流功耗大、发热严重的问题.提出并设计了一种新型耦合电感结构的滤波器,相比于传统的RLC滤波器,耦合电感结构的滤波器通过合理的参数设置存在明显的陷波特性,具有更好地抑制低频振荡的效果.对建立的电路模型进行仿真分析,得到了不同耦合电感参数的选择对低频振荡频率信号的衰减作用以及陷波频率的影响因素.结果表明：耦合电感结构的滤波器可有效降低电感值,从而降低滤波器的功耗和发热量,在理论上具有陷波特性的耦合电感结构滤波器对低频振荡具有较好的抑制特性,可以有效降低放电电流低频振荡对电源系统的干扰,具有显著的工程应用价值.