GPS信号在极区中层顶PMSE尘埃层的衰减分析

极区中层夏季回波(PMSE,Polar Mesosphere Summer Echoes)是通过雷达在高纬当地夏季中层顶附近探测到的异常强大雷达回波,发生PMSE现象的区域属于尘埃等离子体范畴,现在已经在1290 MHz处用雷达观测到PMSE现象。GPS系统卫星的L2频率为1227.60 MHz,容易受到PMSE尘埃层的影响。GPS信号穿越极区中层顶时,其中的尘埃等离子体区域必然对信号产生影响。利用分层媒质方法结合ECT-02实验数据研究GPS系统L2载波信号经过尘埃层的吸收系数和信号的衰减程度,证实PMSE尘埃层能影响GPS通信。     

极区中层顶区域尘埃粒子对电磁波散射的研究

极区中层顶区域存在大量带电冰晶微粒,属于尘埃等离子体范畴.在此区域由于尘埃微粒的存在将引起电子密度的不规则性变化,产生异常强大的雷达回波,即极区中层夏季回波.从尘埃等离子体理论出发,应用尘埃等离子体的微分散射截面从理论上解释发生极区中层夏季回波时的雷达单位体积后向散射截面与工作频率的内在联系.结果表明:理论计算结果与实验统计结果一致.     

极区中层夏季回波反射特性随频率变化的研究

极区中层夏季回波（PMSE）是发生在夏季极区中层顶的一种异常强大的雷达回波。在极区中层顶区域存在大量的带电尘埃粒子,并出现明显的分层结构。采用分层介质波传播理论,分别分析频率在53．5MHz,224MHz,931MHz情况的信噪比。结果表明,利用分层介质理论得到的信噪比在53．5MHz得到的结果与实验结果非常类似,并且随频率的增加,雷达信噪比明显减弱,与实验统计结果一致,可见利用分层介质理论是解释PMSE产生机制的又一重要理论结果。     

2004年11月极区中层冬季回波在224 MHz的时空特征分析

在2004年11月9-13日太阳质子事件期间利用224 MHz雷达研究了连续五天出现的极区中层冬季回波（polar mesosphere winter echoes,PMWE）,发现电离层D区电子密度增强会增大PMWE的产生几率,PMWE强度越大,其持续时间越长,高度范围越大.由于白天D区的电离水平更高,PMWE在白天的出现率很高,在夜晚很低.通过深入分析发现,PMWE与宇宙噪声吸收（cosmic noise absorption,CNA）的极大值存在对应关系,表明PMWE与高能粒子沉降导致的电离层D区电子浓度增强密切相关.同时也发现,极区中层冬季回波和极区中层夏季回波体反射率对频率的依赖性不同,暗示二者的产生机理也可能有所不同.     

极区夏季中层尘埃等离子体密度扰动功率谱分析研究

利用北欧火箭探空测量的极区夏季中层尘埃等离子体历史试验数据，采用傅里叶分析方法，计算了不同高度的尘埃密度和电子密度扰动功率谱.数值结果表明，在不同高度尘埃等离子体的扰动功率谱指数存在较大的差异，从功率谱的角度证明了中层顶尘埃等离子体不规则体结构并非都是由中性大气湍流产生的，与实验观测结果相符.研究结果对理解极区夏季中层回波（polar mesopause summer echoes，PMSE）的物理机制具有重要的意义.     

挪威地区甚高频雷达观测极区夏季中层回波

于2010年7月13日至16日正午前后在挪威Troms地区(69.6°N)使用224MHz甚高频非相干散射雷达对极区夏季中层回波(PMSE)进行了观测.雷达几乎每天都捕捉到了PMSE现象,且其时常具有双层结构.为专门研究PMSE方向敏感性,采用了转动雷达发射波束指向的观测模式.对于13日的高PMSE层,回波功率随波束天顶角的增大而衰减,回波半宽角为8.9°.然而,对于13日的低PMSE层和14—15日的PMSE层,回波功率与波束指向基本无关,这与国际上早期使用约50MHz甚高频雷达观测的结果不一致.     

对两种弱电离尘埃等离子体特征参量的定量估计

对火箭喷焰和地球极区中层大气尘埃等离子体的特征参量做了定量估计和分析.研究表明,两种尘埃等离子体中分子的浓度远大于电子和离子的浓度,电子、离子与分子的碰撞频率大于相应带电粒子的等离子体频率,其尘埃粒子之间的库仑耦合参数远小于1,因而它们均为弱电离、弱耦合的尘埃等离子体.火箭喷焰中的尘埃粒子间距大于其德拜半径,而极区中层大气中的尘埃粒子间距远小于其德拜半径.这意味着火箭喷焰中的尘埃粒子是孤立的,而极区中层大气中的尘埃粒子是非孤立的.     

数据中心操作系统开发商Mesosphere获7350万美元C轮融资

3月24日,数据中心操作系统开发商Mesosphere完成了C轮融资,金额约7350万美元。此轮融资由HPE领投,A16Z、Khosla Ventures、A Capital、Triangle Peak跟投,微软为战略投资者。Mesosphere由前Twitter和Airbnb的工程师创立,该公司开发了数据中心操作系统Mesosphere     

新型级联Polar码设计

Polar码是一种新型高效的信道编码技术,被确定为5G增强移动宽带场景控制信道的编码方案。本文提出一种循环冗余校验(Cyclic Redundancy Check, CRC)码、奇偶校验(Parity Check, PC)码与Polar码级联方案,其中CRC码、PC码作为外码,Polar码作为内码。与CRC辅助的Polar码方案相比,新型级联Polar码在译码的过程中利用PC比特辅助路径度量值进行译码路径的修剪,用以保证路径选择的可靠性,从而提高了其纠错性能,由于PC操作简单,在复杂度上没有明显增加。仿真结果表明:新型级联Polar码具有优异的性能,当误码率为10-6,码长为512,码率为1/3时,新型级联Polar码与CRC辅助的Polar码相比大约有0.12 dB的增益。      

基于武汉MST雷达的对流层异常强反射回波观测

为研究中层-平流层-对流层(MST)雷达在对流层高度上的回波机制,利用特殊天气条件(切断低压)下的雷达回波功率、风场,采用Lomb-Scargle谱分析、谐波拟合、Richardson数等方法分析对流层上部出现回波功率异常的现象。结果表明,在切断低压的天气条件下,急流和深对流造成持续存在的重力波源,重力波由下至上传播至对流层顶下方并发生饱和破碎,能量耗散在大气中,破坏了大气的静力稳定,形成K-H不稳定层,进而发展为湍流,使对流层区域出现雷达回波功率增强。     

极区中层冬季回波在224 MHz的统计特性分析

基于224 MHz欧洲非相干散射甚高频雷达（European incoherent scatter very high frequency radar，EISCAT VHF radar）在2003-2014年间所观测的极区中层冬季回波（polar mesosphere winter echoes，PMWE）数据，分别从出现率、持续时间、高度分布、日变化、季节变化方面分析讨论了PMWE的平均时空特征，并对国际上PMWE与太阳和地磁活动的相关关系理论中存在的一些问题进行了讨论.结果表明:PMWE出现的几率非常低且持续时间普遍较短，其平均出现率为3.26%，每次出现的平均持续时间为67 min；高度分布范围主要在62~70 km，且在66~67 km高度范围内出现率最高；PMWE大多出现在白天，极少出现在夜晚，且11月份的出现率较高，12月份的出现率非常低.本文的研究为解释PMWE形成的物理机制提供了有价值的参考.     

南极中山站电离层变化特性分析

本文详细地分析了１９９０年３月至１９９１年２月南极中山站电离层Ｆ２层临界频率ｆｏＦ２、Ｆ层最低虚高ｈ＇Ｆ的变化特性。分析结果表明,中山站的ｆｏＦ２日变化不呈现明显的ＵＴ效应,季节变化具有冬季异常特征。ｈ＇Ｆ的夏季曲线和冬季曲线呈现出十分不同的图样。文章的最后给出了若干典型的电子浓度剖面分布。     

VLF fields of a horizontal dipole below the polar anisotropic ionosphere

A study is made of VLF fields excited by a horizontal dipole in the waveguide formed between the ice-covered ground and the anisotropic ionosphere of Antarctica. Numerical results are presented which describe the excitation, propagation, and polarization of radiated energy for ionospheres typical during both summer (daylight) and winter (night) conditions in Antarctica. The polarization of fields observed at the ice surface is found to be a function of both azimuth and range. Ice layer characteristics have significant effects on received fields, especially those of the quasi-TM type. The possible excitation of a TM-type surface wave at the ice-air interface under special conditions is also discussed. Fields propagating with wave numbers corresponding to quasi-TE modal solutions are least attenuated in the waveguide. Summer ionospheres tend to increase modal attenuation rates. Results are applied to a real experimental situation in Antarctica involving a horizontal dipole source and trans-Antarctic propagation paths.     

甚低频横跨极区传播相位的观测与研究

对甚低频横跨极区传播相位观测数据进行了分析与研究,得出了甚低频跨极区传播相位的日、季变化的主要特征及规律:(1)在夏至前后的一段时间内,传播相位日变化往往呈现"驼峰"形状;(2)昼夜间的传播相位差季节变化明显;(3)传播相位的随机起伏大.     

利用MODIS数据对北极夏季卷云特性的研究

利用2011~2014年MODIS云产品数据对北极地区夏季卷云的出现概率、云顶温度、云顶高度、光学厚度、有效粒径大小进行统计分析,并讨论了北极地区夏季卷云有效粒径大小和卷云高度的关系。结果表明,北极地区上空夏季卷云出现概率最高,水云较少。卷云云顶温度主要分布在230~272 K(即-43~-5℃),其云顶高度主要在2~8 km,4.5~6 km出现概率最大。卷云的光学厚度主要在小于10范围内。卷云的有效粒径在5~40 m之间,10~20 m出现概率最大。卷云的有效粒径和高度的关系与中纬度地区相反,北极地区卷云高度越高,卷云有效粒径越大。北极地区卷云随着纬度增大,卷云出现概率增加,卷云云顶温度降低,卷云高度增加,卷云有效粒径增大,卷云光学厚度增大。     

夏季格尔木中间层大气温度探测初步分析

中间层大气温度及时空演变特征对研究青藏高原中高层大气动力、热力学结构具有重要的科学意义。利用大气物理研究所设计建造的MARMOT激光雷达对青藏高原地区中层大气温度进行探测。介绍了MARMOT激光雷达的瑞利测温原理、系统构成及主要功能参数;并利用格尔木夏季大气温度的激光雷达探测资料分析该地区中间层大气温度,并与MSIS-00大气模式和SABER卫星数据进行对比分析,获得了夏季格尔木地区中间层大气温度的初步结果,并对激光雷达的温度数据进行验证。结果表明:MARMOT激光雷达探测温度与MSIS-00模式和SABER卫星结果整体上均具有较好的一致性;在上中间层和低中间层,激光雷达均比MSIS-00模式值、SABER卫星数据偏高;在中中间层,激光雷达与卫星数据均略低于模式值。     

Evaluation of late summer passive microwave Arctic sea iceretrievals

The melt period of the Arctic sea ice cover is of particular interest in studies of climate change due to the albedo feedback mechanisms associated with meltponds and openings in the ice pack. The traditionally used satellite passive microwave sea ice concentration algorithms have deficiencies during the summer months due to the period's highly variable surface properties. A newly developed ice concentration algorithm overcomes some of these deficiencies. It corrects for low ice concentration biases caused by surface effects through the use of 85 GHz data in addition to the commonly used 19 and 37 GHz data and, thus, the definition of an additional ice type representing layering and inhomogeneities in the snow layer. This new algorithm will be the standard algorithm for Arctic sea ice concentration retrievals with the EOS Aqua advanced microwave scanning radiometer (AMSR-E) instrument. In this paper, we evaluate the performance of this algorithm for the summer period of 1996 using data from the special sensor microwave imager (SSM/I) which has frequencies similar to the AMSR instrument. The temporal evolution of summertime passive microwave sea ice signatures are investigated and sea ice concentration retrievals from the standard NASA team and the new algorithm are compared. The results show that the introduction of the additional sea ice type in the new algorithm leads to improved summertime sea ice concentrations. The SSM/I sea ice retrievals are validated using SAR-derived ice concentrations that have been convolved with the SSM/I antenna pattern to ensure an appropriate comparison. For the marginal ice zone, with ice concentrations ranging from 40% to 100%, the correlation coefficient of SAR and SSM/I retrievals is 0.66 with a bias of 5% toward higher SAR ice concentrations. For the central Arctic, where ice concentrations varied between 60% and 100%, the correlation coefficient is 0.87 with a negligible bias