NOAA系列卫星高能粒子数据一致性统计分析          下载免费PDF全文

黄建平  余伟豪  泽仁志玛  李忠  楚伟 《地球物理学报》2020,63(4):1249-1261

顶部电离层是低轨道卫星的运行空间,是能量粒子沉降的重要区域,认识这个空间的能量粒子分布特征对研究各种空间天气事件、地震、火山以及其他人类活动引起的扰动具有重要的现实意义.本文利用位于顶部电离层的5颗NOAA系列卫星数据,统计研究了100~300keV的电子和80~2500keV的质子的全球分布特征.研究发现:高能电子和质子主要分布在两极辐射带和南大西洋异常区,两极辐射带观测到的高能电子通量比南大西洋异常区高几倍到一个数量级,而质子则相反;高能电子在两极辐射带地区通量分布具有不对称性,主要表现为在北辐射带西经75°到东经90°存在低值区,相对应的是粒子主要聚集在其磁共轭区,且其边界和南大西洋异常区相交;高能质子两极辐射带对称分布,在南半球东经0°至东经50°存在高值区.利用概率密度统计分析发现,各颗卫星在南大西洋异常区和两极辐射带的高能电子和高能质子通量总体上均呈正态分布.在南大西洋异常区,NOAA-15观测到的高能电子通量比其他卫星的低,NOAA-16观测的高能电子通量比其他卫星的高,各卫星的高能质子观测结果基本相同.在两极辐射带,各卫星观测的高能电子通量结果基本相同,NOAA-18和NOAA-19观测的质子通量最高,NOAA-16和NOAA-17次之,NOAA-15最低,其中NOAA-19比NOAA-15观测到的质子通量要高一个数量级左右.在磁暴期间顶部电离层高能电子的变化表明地磁指数Dst和空间粒子通量变化具有时间同步性.本文的研究成果将为我国下一代电磁卫星设计提供基础依据.  相似文献   

曲靖非相干散射雷达电离层F区日间电子温度变化特征初步分析   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

丁宗华  代连东  杨嵩  唐志美  吴健  许正文 《地球物理学报》2020,63(4):1282-1293

利用曲靖非相干散射雷达2017-2018年春夏季观测数据首次分析了电离层日间150~450km电子温度的地方时与高度变化特征及其与电子密度的相关性.发现hmF2及以上的电子温度在日出日落时具有两个峰值,在11∶00-16∶00LT之间变化较小,高度越高午后上升的时间越早;从150km开始迅速增加,在约220km达到最大值,然后开始降低,在约300~350km达到最小值,最后单调上升;200km以下电子温度与电子密度成正相关(主要由热传导控制),200~450km之间存在明显的反相关(光电离过程占主导),电子-离子温度差与电子密度对数之间存在近似线性关系,电子温度逐日变化与光电离因子的变化趋势相似,这种相关性在中午与午后更明显;以上结果与其他非相干散射雷达观测和电离层模型计算结果基本一致,但也存在一些差别,需要结合更多数据深入分析.  相似文献   

火星电离层电子浓度昼夜变化特性研究          下载免费PDF全文

张学习  雷久侯  万卫星  钟嘉豪 《地球物理学报》2018,61(8):3113-3123

本文利用MAVEN卫星Langmuir Probe and Waves（LPW）仪器的在轨电子浓度探测数据，研究了火星电离层电子浓度随太阳天顶角（Solar Zenith Angle，SZA）的变化以及昼夜电子浓度变化的异同.基于2014年至2017年期间MAVEN的电子浓度数据，我们发现：在200 km以下，白天电离层电子浓度主要受光化学平衡控制，由于白天光电离过程使得昼夜电子浓度差异较大，此时电离层昼夜传输能影响到的最大范围约在SZA=110°；而在200 km以上，白天电离层受输运过程控制，此时昼夜电子浓度差别较小，电离层昼夜间电子浓度变化较为缓慢.通过研究MAVEN在deep-dip（低高度深入探测）期间的电子浓度数据，我们发现火星磁场会显著影响夜间200 km以下的电子浓度分布结构，强磁场中闭合磁力线对电子沉降过程的阻碍作用使得在夜间该区域的电子浓度小于相邻区域.同时，通过比较deep-dip期间昼夜电子浓度随高度的变化，发现夜间电子沉降作用的影响可能主要集中在160 km以下.  相似文献   

GNSS基本服务性能评估     

贾小林  陶清瑞  王利军  王海春  张亮 《测绘科学》2021,46(1):62-75

针对现有全球卫星导航系统性能评估无规范的评估标准问题,该文提出了以统一模型和算法为评估体系的方法,较详细的评估了全球卫星导航系统公开服务信号的基本性能,主要评估了空间信号误差、广播电离层模型改正效率及伪距单点定位精度等。结果表明:空间信号误差方面,伽利略最优、GPS和北斗三号相当;广播电离层模型方面,北斗全球广播电离层模型改正效果最优,GPSK8与NeQuick模型在低中纬度改正效果相当,北斗区域电离层模型在其服务区内具有较高改正效果;定位方面,北斗、GPS和伽利略静态伪距单点定位的三维位置均方根误差优于5m,格洛纳斯优于10 m;动态伪距单点定位方面,北斗在中国境内定位精度最高;基于统一评估体系下,可以直观对比得到目前各卫星导航系统的性能差异,同时也为后续的建设提供相应的参考。  相似文献   

基于LWPC和IRI模型的NWC台站信号传播幅度建模分析   总被引：2，自引：0，他引：2       下载免费PDF全文

易娟  顾旭东  李志鹏  林仁桐  蔡毅徽  陈隆  倪彬彬  乐新安 《地球物理学报》2019,62(9):3223-3234

频率为3~30 kHz的甚低频（VLF，Very Low Frequency）电磁波具有波长长、传播距离远的特点，能够沿地面-低电离层波导进行传播，在通信、导航等许多领域都被广泛应用.基于波导模理论的长波传播模型（LWPC，Long-Wavelength Propagation Capability）能够用于计算甚低频波的传播路径及幅度，进而研究耀斑、磁暴、地震等事件对电离层的扰动.本文利用国际电离层参考模型（IRI，International Reference Ionosphere）对LWPC中电子密度和碰撞频率进行改进，并将模拟结果与武汉大学VLF接收机实际观测到的NWC （North West Cape）台站信号幅度进行比较分析，结果表明改进后LWPC模型得到的幅度及变化趋势与实际值更加接近.LWPC模型给出的电子密度与IRI模型得到的电子密度在日间基本一致，但是在夜间存在差异，造成夜间部分区域NWC台站信号幅度的差异性，验证了电离层电子密度对于VLF信号传播具有的重要影响.传播路径上的晨昏变化也可以引起VLF信号幅度分布的突变，在日出和日落时间段内存在明显的过渡区域.基于IRI模型的LWPC，改善了VLF电波传播过程的预测分析效果，提供了一种长波导航通信质量的评估方法.  相似文献   

电离层氧离子83.4 nm辐射计算方法          下载免费PDF全文

刘鑫宇  张效信  何飞  陈波 《地球物理学报》2017,60(9):3308-3314

氧离子83.4 nm辐射是由氧离子辐射跃迁产生的,是电离层极紫外日辉辐射中辐射强度较高的信号之一.从空间对其进行成像为高层大气状态的监测提供了一种强有力的方法.为了准确的描述辐射强度的分布情况,本文在MSISE-00大气模型下,用AURIC计算氧离子83.4 nm辐射的初始体辐射率、电离层氮气分子、氧气分子以及氧原子的密度分布,接着,用Chapman函数生成氧离子密度分布,计算共振散射作用下的体辐射率.然后,给出在不同的初始辐射率情况下,沿天底方向观测的辐射强度对比.最后,与Anderson的计算结果作了两组对比,指出由电子碰撞产生的初始体辐射率占比提高16%,总的辐射强度会提高30%.本文的工作为低热层大气氧离子密度和光电子通量的探测提供支持,这对电离层电子密度反演具有理论意义.  相似文献   

基于热层电离层耦合数据同化的热层参量估计   总被引：1，自引：0，他引：1       下载免费PDF全文

何建辉  乐新安 《地球物理学报》2020,63(7):2497-2505

本文采用高效集合卡尔曼滤波(EnKF)算法和背景场热层电离层理论模式NCAR-TIEGCM,开发了热层电离层数据同化系统.基于全球空地基GNSS电离层斜TEC观测、CHAMP和TIMED/GUVI热层参量观测构型设计了系列观测系统模拟实验,对热层参量进行估计.实验结果表明,(1)通过集合卡尔曼滤波算法同化电离层TEC观测能够较好地优化热层参量.(2)中性质量密度优化效果在整个同化阶段均有提升,提升百分比能达到40%.(3)积分氧氮比在同化阶段也能得到较好的优化,但在电子密度水平梯度变化剧烈区域效果较差.最后本文对中性质量密度进行了预报评估,结果表明,由于中性成分优化,在地磁平静条件下其预报时间尺度可长达24h.  相似文献   

地面VLF波穿透电离层的能量衰减变化   总被引：3，自引：1，他引：2       下载免费PDF全文

赵庶凡  廖力  张学民 《地球物理学报》2017,60(8):3004-3014

地面VLF人工源可以导致辐射带高能粒子沉降.为研究辐射带粒子加速和沉降机制,乃至实现对辐射带电子"人工控制"的设想,需要在精确计算得到VLF人工源在电离层激发电磁场能量分布的基础上,计算哨声波对辐射带电子的调制作用.以往计算VLF人工源在电离层中激发的电磁场能量分布多基于Cary给出的波导中VLF波衰减率和Helliwell提出的经典电离层吸收曲线,但近期研究表明,这些模型结果存在较为明显的误差.本研究建立了地面VLF信号穿透电离层传播的全波计算模型,将计算结果与DEMETER卫星记录的NWC通讯台激发的电磁响应进行对比.虽然模型没有考虑电离层参数水平不均匀性,但模型计算结果与卫星观测值也有较好的一致性.利用经过验证的全波模型计算了不同地磁参数、电离层参数情况下,不同辐射特性的地面VLF辐射在波导中的衰减和穿透电离层时D/E区的吸收值,探讨了上述参数对电磁波能量在波导和D/E区中衰减的影响规律.  相似文献   

Dynamics of volcanic eruptions: Understanding electric signatures for activity monitoring     

《Comptes Rendus Geoscience》2015,347(3):112-123

Aside common methods as seismology, ground deformation, and geochemistry, electromagnetic and especially electric ones can efficiently be applied for imaging and monitoring active volcanoes and hydrothermal systems that most often control the initial eruptive phase. Surveys and mappings image ground fluids flow, faults systems, and structural interfaces with anomalies up to several hundred of mV. Reiteration of surveys highlights time and spatial evolution. Continuous networks must extend surveys when the activity becomes stronger. Resolution in the data can reach a few microvolts as compared to the tens of millivolts for surveys. Observations made on several volcanoes definitively show that electric signals, up to some tens of millivolts, may appear some hours to a few weeks before ground deformation and seismicity, and are related to some extent to the location of the future activity. These transient signals may have a relationship with those recorded aboard satellites. Both of them appear during the transition period between the “fatigue” and the “dynamical” stages, which announces accelerating and irreversible processes.  相似文献   

电离层不规则结构漂移的GPS测量及其初步结果   总被引：4，自引：1，他引：3       下载免费PDF全文

徐良  徐继生  朱勘  邹玉华  李思敏 《地球物理学报》2009,52(1):1-10

本文阐述了利用GPS接收机台阵测量到的闪烁和TEC变化率ROT快速起伏图样估计F层不规则结构漂移的原理和方法,并利用实测数据估计了静日和暴时电离层不规则结构的水平漂移速度.短间距台网和超短间距台链观测实例的计算结果表明,暴时武汉地区引起TEC快速起伏的电离层不规则结构沿纬圈向西漂移,21∶30至03∶00 LT,西向漂移速度在约40 m/s至130 m/s的范围内变化;在桂林地区,磁静日午夜前后引起L波段电波闪烁的电离层不规则结构沿纬圈向东漂移,漂移速度从约70 m/s下降到约55 m/s,磁扰日午夜前不规则结构向西漂移,速度从约150 m/s下降到约50 m/s,午夜后转为向东漂移,速度从约25 m/s上升到约65 m/s.文中还提出了由单站多卫星观测估计F层不规则结构漂移的设想.实例分析与计算结果表明,利用单站多卫星观测估计电离层不规则结构漂移是一种合理可行的方法.  相似文献