台风与电离层f_0F_2相关性的探讨

本文分析了1969、1970、1972、1973四年中,21次台风影响海南岛时,该地区电离层F_2层临频f_oF_2的日变化曲线;找到了台风与电离层f_oF_2变化之间的有规律的相关现象。文中设想了这种相关的定性机制,即台风引起的对流层内的强烈垂直气流可以改变平流层、中间层内的局地环流系统,影响湍流层顶的高度及气体成分比,从而使电离层的电子浓度发生变化。我们认为,通过台风对高层大气的影响,研究上、下层大气耦合是比较现实的手段。     

中性气体释放人工产生气辉

电离层中分子性的离子与电子的复合要比氧离子与电子的辐射性复合快得多,因此火箭发动机产生的尾气和空间等离子体主动实验中主动释放的中性气体会对电离层有很大的影响,这么大的电离层扰动现象在过去的实验中经常可以观测到.根据中性气体在热层背景中的扩散方程,考虑电离层F区主要的离子化学反应,研究了H2,H2O和CO2气体在电离层高度上的扩散过程和电离层对所释放气体的响应,计算了气辉的体发射系数和发射强度.结果表明,中性气体在电离层高度上扩散非常迅速,在F区的一些高度上,主要正离子成分由O+转变为其他分子离子,且在释放过程中伴随气辉发射,发射气辉的波长和特征与释放物质的种类有关.      

地磁扰动期间日本Kokubunji站电离层的扰动特征分析

利用日本Kokubunji站(139.5°E,35.5°N)1959年1月到2004年12月共46年的F2层临界频率foF2参数,统计分析了Kokubunji站电离层F2层峰值电子浓度NmF2随地磁活动、太阳活动、季节和地方时变化的形态特征.结果表明,总体来看,磁暴期间Kokubunji站电离层响应以正暴为主,其中在太阳高年夏季为负暴,冬季为正暴,春秋季以负暴为主但幅度较小;在太阳低年夏季以正暴为主,冬季为正暴,春秋季以正暴为主.NmF2扰动与ap指数在夏季太阳高年负相关,在冬季无论太阳高年低年均为正相关,春秋季中4月和9月在太阳高年类似夏季,3月和10月在太阳低年类似冬季.电离层最大负相扰动对最大地磁活动的延迟时间约为12～15 h;正相扰动的延迟时间则分别为3 h和10 h.地磁活跃期间地方时黄昏后到午夜前倾向于正相扰动,清晨倾向于负相扰动.      

一种电离层物理模型及其在F1谷区形成讨论中的应用

在电离层F区考虑了三种中性成分的4种离子(O~+、No~+、N_2~+和O_2~+),从严格的电子和离子密度连续方程出发,由中性风所满足的动力学方程和离子运动方程解出水平中性风,从而得到离子垂直漂移速度,由此建立了一种电离层的物理模式;并用此模式,针对我国中、低纬(116°E,30°N)地区,讨论了光化学作用对F_1层的影响和动力学效应在F层中的作用。着重讨论由水平中性风引起的离子垂直漂移运动对F_1谷区的影响。结果表明:在光化平衡模式下,E区明显形成。在太阳活动低年夏季可产生明显的F_1“凸缘”。但仅靠光化平衡作用不能产生深的F_1谷区,也不能解释F_2层的形成;双极扩散是F_2层形成的主要机制;中性风的因素对E层影响不大,却可以在太阳活动低年夏季产生谷深在0.05—0.1的深F_1谷区。用此模式还计算了F_1谷区日变化,结果表明:中性风影响模式能较好地反映我国中低纬地区F_1谷区变化的地域特征。     

对流层特大暴雨天气对电离层变化的影响

研究气象活动对电离层变化的影响．利用时序叠加方法，通过对1958-1998年期间发生在武汉的5次特大暴雨天气事件对武汉上空电离层变化的影响进行分析，发现：(1)特大暴雨能够引起低电离层，fbEs和，f0Es参量较明显地减小；(2)特大暴雨对电离层F区寻常波描迹的最低虚高h′F和电离层等效峰高hpF的参量也有一定影响，且随着雨量的增大这种影响作用也会增加；(3)特大暴雨对电离层其他参量影响甚弱或没有影响．本文认为，特大暴雨天气事件对电离层的影响主要来自于动力过程，特别是特大暴雨激发的或相伴的大气重力波、潮汐波和行星波等长周期大尺度过程的作用．     

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.      

台风激发的声重力波的可探测性研究

通过对北京大学高频多普勒台站(39.4°N,116.2°E)多年的观测资料及相关台风资料的统计分析,着重研究了高频多普勒探测手段对由台风引起的扰动电离层响应的可探测性问题.通过对台风登陆前后的高频多普勒观测记录的细致分析及与宁静条件下记录的对比研究,表明高频多普勒观测手段可以很好地探测由台风激发的声重力波,尤其是对台风登陆前后所激发的扰动具有较高的可探测性.在所分析的24次台风事件中有明显扰动记录的高达22次(22/24).结合观测事实与Huang等的统计结果(2/12)进行了比较,并进行了可能的原因分析.通过数值模拟的方法对观测到的主要扰动的非线性传播过程进行了模拟再现,结果基本上与观测结果及线性传播理论一致.确认了一般情况下高可探测性这一事实,但同时也表明可探测性和台风激发源与探测位置及中尺度TIDs在电离层中的传播模式有密切关系.      

武汉地区电离层TEC和NmF2及板厚的季节变化

通过利用武汉电离层观测站(114.4°E,30.6°N)1980-1990年对E8T-Ⅱ卫星信标的法拉第旋转测量的TEC(电子浓度总含量)数据,以及由测高仪测量的1980-1990年间的f0F2(F2层临界频率)数据,研究了武汉地区TEC,NmF2(最大电子浓度)和板厚的季节变化,同时比较了IRI和武汉单站模式在预测NmF2季节性方面的有效性.武汉单站模式在预测NmF2季节性变化方面优于IRI模式.      

新版亚大地区F2电离层频率预测方法

新版亚大地区F2电离层频率预测方法根据电离层参量与太阳黑子数12个月流动平均值R12的互相关原理, 使用R12代替了由重庆F2层临界频率导出的电离层指数Ic, 减小了R12转换为Ic时的误差; 并在原亚大地区F2电离层频率预测方法的基础上审慎地选择并增补了一些探测站的大量数据, 不再使用三组不 同R12值的B系数去插值, 避免了中间环节所带来的插值误差. 并对几种不同方法的预测结果进行了比较, 结果显示新版本的预测精度较高.      

电离层H2O释放扰动效应的数值模拟研究

为充分研究化学物质在电离层释放的扰动效应和后期发展效果,基于化学物质在电离层的扩散模型、化学反应和电离层扩展F的控制模型,通过电离层H₂O的释放,研究电子e,H₂O,O+和H₂O+共4种粒子的分布状态,分析点源、多源和线源释放对电离层的扰动效果,比较不同高度、不同量和不同时间释放的影响结果,模拟夜间释放后期所激发的扩展F发展差异.结果表明,H₂O在电离层释放后,能有效耗散背景电子形成空洞,O+和H₂O+数密度呈椭圆形分布;点源、多源和运动目标线源等不同释放方式对电离层的扰动效果不同,证实了人工影响一定形态和区域电离层的可能性;H₂O释放扰动幅度,低层大于高层,白天强于夜晚,释放量越多扰动越突出;夜间化学释放能激发扩展F,并且释放量越多,激发效果越好.      

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－热层耦合系统中由中性风引起的F区运动

利用一种时变电离层剖面的数值模型,研究电离层最大电子浓度所在高度对热层子午风变化的响应。对武昌(30.5°N,114.4°E)和Wakkanai(45.4°N,141.7°E)讨论三种不同类型的风场对峰高的控制作用。结果表明:(1)峰高对中性风的响应过程,存在南北方向不对称性、日夜不对称性和纬度差异。在真实背景大气下,热层与电离层通过风场强烈耦合。(2)由伺服理论推算的风场基本上是合理可靠的。(3)水平风模式HWM-90在所关心的地区,大致能反映实际子午风状况,但合理程度不及伺服理论的风场。      

雷暴云准静电场和夜间低电离层的电离

用点电荷模型计算雷暴云突然放电后形成的准静电后形成的准静电场随高度的分布，以E/N（E的电场大小，N为大气密度）为输入参量，在一定条件下，对Boltzmann方程数值求解，计算电离层电子数密度的扰动。计算结果表明，在约70-90km之间，在约放电后的10ms内，准静电场大于中性大气的击穿电场，将引起大气的雪崩电离，从而引起夜间低电离层电子密度的显著增加，但这种电子密度的增加是暂的，在很短的时期内就恢复到平静时的水平，恢复时间随高度的变化而不同。     

Effects of geomagnetic storms on the bottomside ionospheric F region

The geomagnetic storm is a complex process of solar wind/magnetospheric origin. The variability of the ionospheric parameters increases substantially during geomagnetic storms initiated by solar disturbances. Various features of geomagnetic storm act at various altitudes in the ionosphere and neutral atmosphere. The paper deals with variability of the electron density of the ionospheric bottomside F region at every 10 km of altitude during intense geomagnetic storms with attention paid mainly to the distribution of the F1 region daytime ionisation. We have analysed all available electron density profiles from some European middle latitude stations (Chilton, Pruhonice, Ebro, Arenosillo, Athens) for 36 events that occurred in different seasons and under different levels of solar activity (1995–2003). Selected events consist of both depletion and increase of the F2 region electron density. For European higher middle and middle latitude the F1 region response to geomagnetic storm was found to be negative (decrease of electron density) independent on the storm effect on the F2 region. For lower middle latitude the F1 response is weaker and less regular. Results of the analysis also show that the maximum of the storm effect may sometimes occur below the height of the maximum of electron density (NmF2).     

Ionospheric Effects of Geomagnetic Storms in Different Longitude Sectors

This paper analyzes the state of the ionosphere during two geomagnetic storms of a different intensity evolving in different sectors of local time in different seasons. There were used the data from a network of ionospheric stations located in the opposite longitudinal sectors of 80°-150° E and 250°-310° E.This analysis has permitted us to conclude that the detected differences in the variations of the disturbances are likely to be determined by the local time difference of the geomagnetic storm development, its intensity and by the different illumination conditions of the ionosphere.      

Planetary wave coupling of the atmosphere–ionosphere system during the Northern winter of 2008/2009

This paper presents the global spatial (latitude and altitude) structure and temporal variability of the ∼23-day ionospheric zonally symmetric (s = 0) planetary wave (PW) seen in the Northern winter of 2008/2009 (October 2008–March 2009). It is shown that these ∼23-day ionospheric oscillations are forced from PWs propagating from below. The COSMIC ionospheric parameters f_oF2 and h_mF2 and electron density at fixed altitudes and the SABER temperatures were utilized in order to define the waves which are present simultaneously in the atmosphere and ionosphere. The long-period PWs from the two data sets have been extracted through the same data analysis method. The similarity between the lower thermospheric ∼23-day (s = 0) temperature PW and its ionospheric electron density response provides valuable and strong experimental evidence for confirming the paradigm of atmosphere–ionosphere coupling.     

A review of observed variability in the dayside ionosphere of Mars

Recent measurements by Mars Global Surveyor and Mars Express have greatly increased the number of observations of the martian dayside ionosphere available for study. Together with earlier measurements from the Viking era, these datasets have been used to investigate variations in well-known properties of the martian dayside ionosphere and to discover new ionospheric features. The dayside ionosphere includes the main peak, called the M2 layer, and a lower layer, called the M1 layer. In the topside, above the M2 layer, electron densities exponentially decrease with increasing altitude.