中纬地区日间类扩展F不规则结构的观测研究

基于高频多普勒观测,研究中纬地区日间类扩展F现象及其与其他电离层扰动现象的关联.结果表明：日间类扩展F具有出现时间覆盖面广、持续时间长、与其他电离层扰动相互伴随等特征;形态特征表现为回波弥散（与夜间扩展F相似）,弥散回波的频移多倾向于正向偏移,有时与行进电离层扰动（TIDs）相互伴随.日间类扩展F现象虽然是偶发事件,且发生率极低,但其出现时间及区域的广泛性充分体现了该现象对空间天气及空间环境的影响具有不可忽视的重要性.     

Klobuchar模型的实用分析与改进

电离层延迟误差是无线电信号传播中不可忽视的误差源.GPS特许用户利用双频接收机的双频观测值直接对电离层延迟进行实时测定,其所得结果精度很高.多数普通用户所使用的单频接收机依靠电离层模型对其进行误差修正,效果不很理想.本文通过WUHN观测站双频接收机10天的实测数据对GPS广播星历采用的Klobuchar模型进行了验证,其结果与前人论述相一致.此外,经由反映太阳活动强度的太阳相对黑子数对Klobuchar模型提出了新的改进方法.实验数据结果表明,该方法对此模型修正效果有大幅提升,对原模型修正效果>50%的修正率由60%左右提升至85%以上,>80%的修正率由10%左右提升至40%以上.在实际应用中单频接收机用户可以参考本文改进方法对Klobuchar模型进行修正.     

Recent Progresses on Ionospheric Climatology Investigations

The ionosphere varies over multiple time scales, which are classified into two categories: the climatology and weather variations. In this national report, we give a brief summary of recent progresses in ionospheric climatology with focus on (1) the seasonal variations, (2) solar cycle effects, and (3) empirical modeling of the ionosphere. The seasonal variations of the ionosphere have been explored in many works to give a more detailed picture with regional and global features at various altitudes by analyzing the observation data from various sources and models. Moreover, a series of studies reported the response of the ionosphere to solar cycle variations, which revealed some novel and detailed features of solar activity dependence of ionospheric parameters at different altitudes. These investigations have improved our understanding on the states of the ionosphere and underlying fundamental processes, provided clues to future studies on ionospheric weather, and guided ionospheric modeling, forecasting and related applications.     

Recent Advances in Research of the Chinese Meridian Project

The Chinese Meridian Project is a ground-based space environment monitoring facility in China. The first phase of the project has been put into formal operation since 2012 after 4-year's construction. It consists of 15 observatories located roughly along 120°E longitude and 30°N latitude, with each observatory equipped with multiple instruments to monitor space environment. Based on the huge observational data accumulated, significant scientific achievements have been made with more than 300 peer-reviewed journal papers published. In this report, scientific results from the past two years have been reviewed with topics covering fields of geomagnetic, atmosphere, ionosphere, and their responses to solar activities. The excellent achievements from the Phase I of Chinese Meridian Project lay a good foundation for Phase II, which has already been approved with the official kick-off of construction in November 2019. It will conceive an unprecedented contribution to global space weather community from China.     

风云三号C星GNOS北斗掩星电离层探测初步结果

利用风云三号卫星C星GNOS掩星探测仪电离层数据,分析了2013年10月FY-3C GNOS探测的北斗掩星电离层廓线分布,将2013年10月1日至2015年10月10日期间FY-3C GNOS观测的F₂层峰值电子密度（N_mF₂）与地面电离层测高仪观测结果进行对比,验证了FY-3C GNOS北斗电离层掩星的探测精度.结果表明,FY3-C GNOS北斗电离层掩星与电离层测高仪探测的N_mF₂数据相关系数为0.96,平均偏差为10.21%,标准差为19.61%.在不同情况下其数据精度有如下特征：白天精度高于夜晚;夏季精度高于分季,分季精度高于冬季;中纬地区精度高于低纬地区,低纬地区精度高于高纬地区; BDS倾斜同步轨道（IGSO）卫星精度高于同步轨道（GEO）卫星和中轨道（MEO）卫星.FY-3C GNOS北斗电离层掩星与国际上其他掩星电离层数据精度的一致性对GNSS掩星探测资料的综合利用具有重大意义.     

利用RDSS系统测量数据提取电离层TEC参数的研究

提出了一种基于无线测定卫星业务(RDSS)系统观测数据提取电离层TEC参数的方法,利用此方法计算分析了2006年5月地面中心地区电离层垂向TEC的日变化趋势.研究结果表明,利用RDSS系统观测数据提取的电离层垂向TEC,在北京时间每日凌晨0400时左右达到最小值,在午后1400时左右达到最大值,符合电离层TEC参数受太阳活动影响较大的物理规律.结果说明研究方法是可行且有效的,文章还对可能存在的误差进行了探讨.     

2006年4月5日中等强度磁暴期间观测到的大经度范围等离子体泡

利用分布在70°E～210°E和20°S～40°N之间的GPS台站的数据,分析了2006年4月5日夜间(中等强度磁暴期间)观测到的电离层等离子体泡的特性.结果表明,本次事件中,等离子体泡大约发生在当地日落后1～1.5 h;空间范围为经度90°E～160°E,纬度12°S～33°N.这是第一次利用地基设备观测到如此大经度范围内的等离子体泡.等离子体泡在南半球出现较早,并且存活时间较长.在其产生的过程中,在约1100 km高度上,映射到磁赤道向上的运动速度约为300m/s,并且等离子体泡在高度上有倾斜.东向电场的存在,对激发等离子体泡起到了一定的作用.     

一种电离层TEC格点预测模型

基于分析时间序列数据的门限控制单元（GRU）神经网络模型,利用电离层TEC网格点历史数据、太阳活动指数、地磁活动指数作为预测因子,提出一种高精度电离层TEC格点预测模型.对全球60个网格点的数据进行了模型预测和对比实验,得到北半球平均相对精度的均值为83.96%,高于南半球的73.60%,表明预测模型在北半球的适应性更好,且中低纬地区的适应性优于高纬地区;预测模型在磁扰动期的平均相对精度的均值比磁平静期平均相对精度的均值高,约1.95%;与基于递归神经网络（RNN）、长短时记忆网络（LSTM）和双向长短时记忆网络（Bi-LSTM）的电离层TEC单站预测模型相比,本文预测模型的均方根误差（RMSE）平均为原来的80.8%.     

用电离层特性参量提取等效风场信息

导出了利用中低纬电离层特性参量获取电离层F层峰区高度上等效风场(包含电场和风场信息在内)的基本方程,并尝试用该方法从电离层特性参量(峰高和临频)提取等效风场信息.利用武汉站 DGS-256电离层数字测高仪数据及由美国 Massachusetts Lowell大学最新版的剖面反演程序换算得到F层峰高,获得了武汉地区夏季至日点附近、冬季至日点附近、冬季地磁特别宁静的九天和冬季平均等效风场的初步特征.并利用 Fejer经验电场模式计算冬季电场引起的垂直漂移,估计电场和风场对武汉地区的垂直等效风场的贡献大小.结果表明:等效风场呈现出白天与夜晚幅度和方向的差异、至日点附近冬季与夏季白天的幅度差异以及明显的凌晨凹陷现象;平均情况下,垂直等效风场幅度和方向的变化主要是由中性风引起,受电场的影响不大.     

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场随高度的分布,以E/N(E为电场大小,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短暂的,在很短的时间内就恢复到平静时的水平,恢复时间随高度的变化而不同.