新乡上空Es层不均匀体的闪烁特性

本文介绍新乡1989和1990年夏季ES层不均匀体引起的ETS-II卫星136MHz信号幅度闪烁的观测结果。揭示了闪烁出现与f₀E_s的关系、闪烁强度和持续时间的概率分布、准周期性闪烁特点以及闪烁谱特征。导出了ES层不均匀体的尺度和漂移速度等物理特性。      

磁赤道异常区电离层F区不均匀体发展过程中的闪烁谱研究

本文对我国磁赤道异常区海口站的夜间电离层不均匀体引起的闪烁进行了谱分析，并进行了理论模拟。大部分闪烁出现在午夜前后且持续时间较长。分析结果发现：这种持续时间较长的闪烁的末期和初期的闪烁谱结构有显著差异，末期闪烁谱高频段较初期要明显陆峭，即谱指数显著增大。由此推测出不均匀体发展末期费涅耳尺度以下的不均匀体首先衰减消失，这与国外某些轨道卫星就地测量结果大致相符。同时还从闪烁谱推测出不均匀体发展末期的漂     

电离层闪烁谱特征分析

本文给出了斜入射和不均匀体各向异性情形下的闪烁强度时间频谱的理论表达式。得出在各向异性不均匀介质中传播的信号,其闪烁谱在低频端既有下降的,又有平坦的,具体视传播的几何条件而定,其中传播角的影响尤为显著。据此,较好地解释了在广州、武昌、新乡等地观测到的ETS～Ⅱ卫星VHF信号闪烁谱在低频端的不同特征。      

海口站电离层闪烁强度功率谱分析与建模应用

基于中国海口站(20.00°N, 110.33°E)获取的2013全年UHF 频段电离层闪烁信号强度数据, 利用Welch算法, 分析给出了四类典型电离层闪 烁强度功率谱. 利用功率谱时序图分析方法, 发现电离层不均匀体存在东西向水 平周期性变化结构. 提取全年功率谱指数p, 通过统计分析发现谱指数p存在规律变化, 据此建立一个谱指数经验模型, 该谱指数模型已用于中国低纬 区域电离层闪烁发生预报概率模型(CMSOP), 进而对海口站UHF频段电离层闪烁发生 概率观测数据和预报结果进行了对比分析.      

基于GPS的广州地区电离层闪烁谱分析

利用广州站GPS电离层闪烁监测仪2014和2015年的观测数据,从150例典型闪烁事件中提取出4820例闪烁谱和闪烁谱指数,分析发现广州地区闪烁对应单幂律谱和双幂律谱两大典型闪烁谱.这些闪烁谱可以细分为5类,初步分析了这5类闪烁谱的特征和产生原因.通过统计分析发现,谱指数分布在0.63~9.57,平均谱指数为3.86,78.5%以上的谱指数分布在0~6,83.4%中弱闪烁强度的谱指数值分布在0~7,89.27%的强闪烁强度的谱指数分布在5~10,谱指数随闪烁强度的增强有上升趋势.      

宇宙噪声的电离层闪烁

本文给出了薄相屏近似条件下的电离层闪烁Fourier功率谱和Bessel功率谱与电离层不均匀结构电子密度涨落空间谱之间的关系。对窄波瓣天线Riometer获得的宇宙噪声资料进行了分析,结果表明:宇宙噪声资料包含着电离层不均匀结构的信息。Riometer观测结果也可用于电离层闪烁问题的研究。     

武汉中层、低热层大气角谱中频雷达观测

武汉中频雷达是利用中层、低热层中电子密度不均匀体的散射来测量大气的水平风场和电子密度剖面。雷达在计算风场的过程中可得到一些该层大气中电子密度不均匀体的寿命和空间尺度等参量值。结合这些参量和大气风场值可计算得到大气的角谱。其计算方法包括全相关分析技术的谱宽法和空间相关法。前者计算的值被认为是大气角谱的上限值。应用这两种方法,利用2001年2月9日武汉中频雷达的观测数据,对武昌上空中层、低热层大气的角谱进行了计算。结果得到大气角谱随高度增加略微增加,如在68km为6°,90km达最大为11°,其平均值为9.2°。利用2001年2月4—10日86km高度上的数据,得到一个7天平均的日变化曲线,发现大气角谱值在本地夜晚最小。     

基于GPS的广州地区电离层不规则体纬向漂移速度计算分析

利用广州站组建的两台短间距GPS电离层闪烁监测仪的观测数据, 分别对GPS卫星信号强度用功率谱和短间距台链互相关性两种方法计算了3次闪烁事件电离层不规则体的漂移速度. 分析结果表明, 同一不规则体会引起两台站闪烁事件的同时发生, 两种方法测量不规则体漂移速度通常在50～160m/s之间, 平均大小均在120m/s左右, 且纬向漂移速度在闪烁初期起伏较明显, 速度随闪烁时间有下降的趋势, 夜间纬向漂移方向由西向东, 广州地区漂移速度特性符合低纬其他地区不规则体漂移速度特征, 两种计算方法合理有效.      

利用HRDI/UARS资料分析东亚区域中层大气纬向风气候特征

利用美国高层大气研究卫星(UARS)搭载的高分辨率多普勒测风仪(HRDI)获得的中层大气风场观测资料,对东亚区域中层大气纬向风的垂直分布与变化特征进行了分析研究.多年平均结果显示东亚区域中层大气纬向风具有显著的区域特征,与当前普遍使用的参考大气CIRA-86相比存在显著的不同.在冬季,东亚区域中间层西风急流中心位于25°-35°N之间的75 km高度,与CIRA-86相比,该中心纬度偏南5°,高度偏高10 km;在秋季,东亚区域低热层高度存在一个显著的从赤道到高纬度的东风带,而CIRA-86不存在.分析结果还表明,除了夏季中纬度地区,在东亚区域上空中高层大气各高度上均存在相当显著的区域尺度扰动结构.在热带,低热层高度纬向风无论冬夏,沿纬圈方向都表现出相当显著的不均匀性,夏季这种不均匀性进一步向下扩展到55 km高度.与上述热带扰动特征相比,中纬度地区夏季的纬向风在各个高度沿纬圈相当均匀,但是在冬季,中间层和低热层高度都存在沿纬圈方向显著的纬向风扰动结构.      

极区夏季中间层半日潮汐的VHF雷达观测

采用德国SOUSYVHF雷达观测数据,研究了极区夏季中间层半日潮汐的结构和变化特征.纬向和经向风的动态Lomb-Scargle谱表明,半日潮是中间层高度上占支配地位的波动,其谱峰对应的频率一般与1/12c·h-1有偏离,说明它们经常处在被扰动状态.稳定的半日潮振幅随高度增加而迅速增长,在87.9km高度附近达到饱和;经向分量的相位一般比纬向分量的相位超前π/4-π/2,从而水平扰动速度矢量端点随时间变化的轨迹显示出顺时针方向旋转的特征.半日潮汐特征参量在纬向和经向风中随时间的变化在基本趋势一致的基础上显示出一定程度的各向异性.      

极区F层不规则结构的分形模型

本文利用1986年9—12月期间17个电离层吸收事件的Riometer资料计算了电离层闪烁强度的Fourier谱和Bessel谱。求出了谱遵从的k~(-β)型函数的β值,1.8<β<2.5,平均为2.1;求出了不规则结构的漂移速度平均为129m/s。计算了各个事件的闪烁指数S_4<0.4。求出相位涨落空间谱,且指出其也遵从幂型函数k~(-α)规律。根据上述结果,本文提出极区F层不规则结构为分立的分形,不是分立的“斑块”。利用β值求出分形的分数维D=2.45。给出了不规则结构的近似分形模型。     

宇宙噪声的电离层闪烁与电离层不规则结构的结构参数

利用宇宙噪声是均匀的。各向同性的背景电磁辐射的假设,对电子密度涨落空间分布波数谱为负幂律函数的电离层不规则结构,用射线光学方法导出了闪烁功率谱的表示式。与射电星和轨道人造卫星信标的电离层闪烁相比,减少了因相对运动弓队的变量。用数值计算方法研究了电离层不规则结构的结构参量L_y、l_y、p、η对功率谱的影响。与实测资料比较,发现电离层吸收事件期间且Riometer记录的闪烁资料中,60%以上相应的不规则结构有L_y>103,η>η₀(0.2<η₀<0.5).      

Investigation of ionospheric irregularities and scintillation using TEC at high latitude

The occurrence of ionospheric irregularities at high latitudes, with dimensions of several kms down to decameter scale size shows strong correlation with geomagnetic disturbance, season and solar activity. Transionospheric radio waves propagating through these irregularities experience rapid random fluctuations in phase and/or amplitude of the signal at the receiver, termed scintillation, which can degrade GNSS services. Thus, investigation and prediction of this scintillation effect is very important. To investigate such scintillation effects, a GISTM (GPS Ionospheric Scintillation and TEC Monitoring) NovAtel dual frequency (L1/L2) GPS receiver has been installed at Trondheim, Norway (63.41°$63.41°$ N, 10.4°$10.4°$ E), capable of collecting scintillation indices at a 1 min rate as well as the raw data (phase and intensity) of the satellite signals at a 50 Hz sampling rate and TEC (Total Electron Content) at a 1 Hz rate. Many researchers have reported that both phase and amplitude scintillation is closely associated with TEC fluctuations or associated with a significant developing enhancement or depletion in the TEC. In this study, a novel analogous phase index is developed which provides samples at a 1 min rate. Generally the scintillation indices can help in estimating the irregularity scintillation effect at a one minute rate, but such procedures are time consuming if DFTs of the phase and/or amplitude at a 50 Hz data are required. In this study, instead, this analogous phase index is estimated from 1 Hz rate TEC values obtained from the raw signals and is then compared for weak, moderate and strong scintillation at Trondheim for one year of data collected from the installed GPS receiver. The spectral index of the irregularities (that is the inverse power law of their spatial spectrum) is determined from the resultant phase scintillation psd. The correlations of the scintillation indices and spectral indices with the analogous phase index have been investigated under different geomagnetic conditions (represented by the Kp index) and an approximate linear correlation of phase scintillation with the analogous phase index was found. Then a principal advantage of this index is that it achieves this correlation without requiring a high sampling data rate and the need for DFTs. Thus, the index seems a good candidate for developing a simple means of ionospheric scintillation prediction which could also be utilized in the development of alerts using regional mappings.     

行星际闪烁功率谱的Fresnel现象与太阳风速度

讨论了弱散射条件下行星际闪烁(IPS)功率谱的Fresnel现象。数值计算结果表明,无行星际扰动存在时,IPS功率谱的膝点频率仍是Fresnel频率,在日张角。ε≤35°的范围内,Fresnel振荡现象仍然存在,极小值所在频率与太阳风电子密度为一维结构薄屏近似的解析结果相差不大。行星际扰动存在时,功率谱的膝点频率并未改变,扰动区太阳风速度决定着Fresnel振荡出现的频率。      

基于多种观测手段的东亚低纬电离层不规则体事件分析

利用海南台站（19.5°N,109.1°E,dip:13.6°N）和磁赤道区的多种地基和天基观测数据,对2011年11月20日观测到的电离层不规则体事件进行了分析.海南台站VHF雷达、电离层闪烁和数字测高仪的综合观测结果表明,当天日落附近发生了强的电离层不规则体事件,主要表现为雷达羽和强闪烁的形态.结合磁赤道区GPS和C/NOFS卫星观测结果进行分析可知,海南台站日落附近出现的雷达羽和强闪烁与南海磁赤道区产生的主等离子体泡存在明显联系.      

Monthly trends in temporal and spatial distribution of Ionospheric Irregularities across the African region during the descending phase of solar cycle 24

Ionospheric irregularities are well-known phenomena associated with ionospheric scintillation. These irregularities comprise steep electron density gradients in the equatorial F region some 1 to 2 h after sunset in regions close to the geomagnetic equator. Using the IGS network of GNSS receivers spread across the low-latitude region over the African sector, we present the monthly trends in ionospheric irregularity activity levels based on Rate of TEC Index (ROTI) during the declining phase of solar 24. The monthly trends are statistically represented by counts of the night time ROTI values exceeding a threshold of 0.4 TECU/min. A clear trend emerges on the irregularity occurrence across the African sector: during the first four months of the year, the irregularity occurrence is highly pronounced on the western side of the region. The irregularity occurrence then shifts to the eastern side during the months of May, June, July, and August. During the last four months of the year, the irregularity occurrence is again more intense on the western side of Africa than on the eastern side. The occurrence of irregularity structures on only one side of the region during a given night is an unusual feature reported here for the first time.