基于2007-2013年COSMIC掩星数据的电离层振幅闪烁研究

利用2007-2013年的COSMIC掩星数据，分析了E区与F区电离层闪烁的变化特征.发现用闪烁出现频次、闪烁发生率以及闪烁强度来表征的电离层闪烁出现规律比较相似.E区电离层闪烁在夏季半球的中纬地区最强，其次是春秋季的低纬地区和冬季半球.就经度分布来说，春秋季E区电离层闪烁呈四波结构.对F区电离层闪烁来说:南美-大西洋扇区在12月至点最为显著；非洲和太平洋扇区在6月至点最为显著；大西洋扇区在春秋分季最为显著.极区也出现中等强度的闪烁，尤其在南半球的90°E~180°E扇区较为显著.高纬E区电离层闪烁强度随太阳活动的增强而增强，而低纬和南半球的中纬E区闪烁随太阳活动的增强而减弱.高纬和低纬F区闪烁随太阳活动的增强而增强，而中纬F区电离层闪烁对太阳活动无显著依赖关系.对于赤道区来说，北半球60°W~60°E经度区闪烁强度随太阳活动的变化最为显著，其次是南半球60°E~210°E附近；而对于高纬地区来说，F区闪烁强度随太阳活动的变化最为显著的区域在南半球60°E~210°E附近.     

多站多路径GPS信号研究低纬电离层不均匀体

发展了GPS信号的多站多路径监测方法,对我国低纬地区电离层不均匀体特性进行了研究.多站观测统计分析表明,尽管太阳活动已下降到中等程度,但电离层闪烁现象在位于赤道异常区的海口、广州等低纬地区仍经常发生,尤其在二分季前后闪烁发生率明显增大,且闪烁强度较大;通过GPS信号的多站多路径监测还发现,电离层不均匀体在东经105°～120°间,北纬27°以南区域出现频繁,而且在北纬23°以北区域的不均匀体易衰减并首先消失,在北纬20°～23°间区域内则会持续较长时间;进一步分析其闪烁功率谱,计算出了不均匀体的东向平均漂移速度.     

利用COSMIC掩星数据分析电离层扩展F层现象

利用2009年的COSMIC掩星观测数据,分析电离层扩展F层不均匀结构引起的GPS卫星C/A码信噪比闪烁,研究全球范围内扩展F层的出现随地理位置、地方时变化的统计特征。初步分析结果表明,扩展F层在3月份主要出现在低纬地区和两极地区,主要发生在地方时日落至午夜之间,有时可延至午夜后数小时。本文结果和以往利用其他观测手段获得的结果较为一致,说明GPS掩星技术可以作为观测全球扩展F层的一种有效手段。     

极区电离层闪烁特征初步分析

介绍了中国在极区的电离层闪烁观测研究工作,通过对Sodankyl(a)和Tromsφ两个观测站2004年3月至2008年9月期间的电离层闪烁观测数据的统计分析,给出了太阳活动低年该地区电离层闪烁的变化特征:随着太阳活动程度的降低,闪烁事件明显减少;由于极区与低纬地区电离层闪烁产生机制不同,极区闪烁形态主要表现为相位闪烁,幅度闪烁很少;极区闪烁不只是发生在地方时的晚上,白天也会有闪烁出现;并且,极区闪烁对季节没有明显的依赖关系,可发生在任何季节;但是,极区闪烁事件对地磁活动存在明显的响应.     

我国电离层闪烁初步观测结果

电离层闪烁观测是研究电离层闪烁现象及其效应的实验基础.本文中利用自行研制的电离层闪烁监测仪,开展了在我国中低纬地区的闪烁观测,初步的结果表明电离层闪烁在中低纬地区发生频繁,且对UHF频段通信卫星的影响十分严重.     

磁扰和磁静期间南极McMurdo地区电离层闪烁统计特征的对比分析

利用南极McMurdo站（地理经纬度（166.73°E,77.88°S）,地磁纬度80°S）2011-2014年电离层闪烁观测数据,对比分析了磁扰和磁静期间电离层闪烁发生率的周日分布、季节分布,以及随太阳活动变化的统计特征.结果表明:磁扰和磁静期间电离层闪烁的周日分布均在磁中午附近和磁子夜后出现峰值,而磁扰期的闪烁发生率显著高于磁静期,并且闪烁发生范围向低纬和高纬方向扩展;春秋季电离层闪烁发生率明显高于夏冬季,每年的2、3月份和9、10月份高发,冬季6月份发生率最低;磁扰期的季节性特征比磁静期更为明显,且闪烁发生范围、发生频率均明显大于磁静期;太阳活动对电离层闪烁的影响十分显著,随着太阳活动的增强,闪烁发生的范围和发生频率均明显增大.该研究结果有助于了解极区电离层闪烁的整体分布情况,将为极区电离层闪烁建模以及闪烁预报提供支持,对极区通信、导航定位等有着重要的应用价值.     

赤道地区L-波段电离层闪烁的形态特性

利用空间中心海南台站GPS电离层闪烁监测仪2003年7月到2005年6月两年间的观测资料,对太阳活动下降期间海南地区L-波段电离层闪烁特性进行了分析,主要分析结果表明:闪烁主要发生在日落后到午夜附近,其在春秋分附近出现的时间最早,集中出现于22LT左右,在冬季出现一定的时间延迟,在夏季出现的时间最晚,主要出现在午夜附近;闪烁的频率和强度春秋季明显增大,在冬季和夏季明显减小;闪烁主要发生于磁静日期间,这种情形主要集中于春秋分附近;电离层闪烁也可能发生于磁扰/暴期间,这种情形多发生于夏季和冬季期间.相对于地磁活动,太阳活动对闪烁活动的影响相对不明显.     

一种基于小数据量的UHF频段电离层闪烁事件人工智能预报新方法

准确的电离层闪烁事件预警是空间天气预报的主要任务之一.针对中国低纬地区特高频（ultra high frequency,UHF）频段电离层闪烁事件预警信息需求，基于小数据量，充分利用经验知识和深度学习算法从电离层闪烁发生前的背景电离层参数中筛选有效的事件发生前兆因子，进而将电离层闪烁事件预报问题转换为观测数据的分类问题，最终基于深度信念网络形成了一种中国低纬地区UHF频段电离层闪烁事件预报新方法.利用该方法分析了多种观测数据组合与UHF频段电离层闪烁事件发生之间的相关性后，首次发现预报地区东侧跨赤道的电子总含量（total electron content,TEC）随纬度变化剖面的时序数据是电离层闪烁事件预报的重要前兆因子之一，对提升预报性能指标有显著帮助.     

中国电离层闪烁监测和预报

我国低纬度地区是全球电离层闪烁衰落影响最严重的地区之一,介绍了在青岛开展电离层闪烁效应研究的先期工作:电离层闪烁监测和预报,建立了覆盖我国中低纬地区的电离层闪烁监测网,给出了闪烁监测预报系统的组成和进行电离层闪烁预报的技术路线.     

高低纬地区电离层扩展F暴时特性比较研究

不同纬度地区电离层扩展F的对比分析是研究电离层扰动传播的一个重要方法。本文利用三个台站六个磁暴期间的扩展F数据,对高低纬地区电离层扩展F暴时特性进行了对比研究。结果表明,高低纬地区观测到的扩展F类型不完全相同,并且扩展F的起始时刻随着纬度降低而推迟,这表明产生扩展F的电离层扰动是从高纬向低纬地区传播的。     

曲靖E区场向不规则体回波特征观测研究

利用曲靖VHF相干散射雷达2016年3月至2018年2月间持续观测数据，对电离层E区场向不规则体（field-aligned irregularities，FAI）回波形态特征进行统计分析，结果表明:E区FAI回波在地方时和高度上呈现出三个高发区间，日侧主要位于07:00-12:00LT和90~105 km，而夜侧两个高发区间分别对应于15:00-01:00LT和90~100 km以及18:00-04:00LT和100~115 km；E区FAI回波发生率还具有明显的季节变化，夏季5-8月是其高发期，而冬季的11和12月发生率为极小；E区FAI回波多普勒速度均在-85~85 m/s变化，而其谱宽主要分布在60 m/s以内，三个区间的平均多普勒速度均仅为数m/s，明显小于其平均谱宽，后者约在20~30 m/s.此外，高度分层研究发现，日侧E区FAI的各层平均多普勒速度总体上为负值，但在96 km高度上下薄层内存在一个小幅正值，而夜侧则以105 km高度为界，其上端各层均为负值，下端各层均为正值.曲靖E区FAI表现出典型的Ⅱ型回波特征，其生成和演变过程源自电离层电子密度梯度漂移不稳定性，子午风和低F区电场在其中起着重要作用.     

Global morphology of ionospheric scintillations

Starting with post World War II studies of fading of radio star sources and continuing with fading of satellite signals of Sputnik, vast quantities of data have built up on the effect of ionospheric irregularities on signals from beyond the F layer. The review attempts to organize the available amplitude and phase scintillation data into equatorial, middle-, and high-latitude morphologies. The effect of magnetic activity, solar sunspot cycle, and time of day is shown for each of these three latitudinal sectors. The effect of the very high levels of solar flux during the past sunspot maximum of 1979-1981 is stressed. During these years unusually high levels of scintillation were noted near the peak of the Appleton equatorial anomaly (∼ ±15° away from the magnetic equator) as well as over polar latitudes. New data on phase fluctuations are summarized for the auroral zone with its sheet-like irregularity structure. One model is now available which will yield amplitude and phase predictions for varying sites and solar conditions. Other models, more limited in their output and use, are also available. The models are outlined with their limitations and data bases noted. New advances in morphology and in understanding the physics of irregularity development in the equatorial and auroral regions have taken place. Questions and unknowns in morphology and in the physics of irregularity development remain. These include the origin of the seeding sources of equatorial irregularities, the physics of development of auroral irregularity patches, and the morphology of F-layer irregularities at middle latitudes.     

Equatorial scintillations: A review

With the advent of satellite communications systems at frequencies varying fromsim140MHz to 1600 MHz as well as navigation and ranging systems in the 1200-1600 MHz portions of the spectrum, the effect of equatorial irregularities on fading signals has become of importance. Recent observations of the signal statistics of scintillations at frequencies ranging from 136 MHz to 6 GHz reveals a power law fall off of irregularity sizes. Power spectra are now available for a variety of conditions and for frequencies from VHF to microwaves. During periods of intense equatorial activity, at frequencies to 360 MHz, Rayleigh scattering is frequently experienced. The latitudinal extent of the scintillation irregularity region has been established with a half occurrence width during years of moderate solar flux of plus and minus12deg. A correlation of in-situ measurements of irregularities from satellites had revealed the great variations in longitudinal patterns during any season. It has also allowed theDelta Nobtained from in-situ measurements to be utilized to predict scintillation excursions. New facets of scintillation activity in the equatorial region recently reported include weak daytime scintillation and the patchy nature of irregularities (small irregularities embedded in large structures) particularly noted during periods of low solar flux. Future studies will assist in the delineation of the extent of the equatorial region at frequencies from 1.5 to 6 GHz, and in the UHF range. From the viewpoint of the communicator the morphology of scintillations at microwaves has still not been reported from any long term program of measurements.     

太阳活动对赤道电离层闪烁影响的初步研究

利用赤道地区瓦尼莫(Vanimo)站太阳活动高年到低年(2000-2009)L波段电离层闪烁数据,分析了闪烁随太阳活动从高年到低年的形态特征,统计研究了太阳黑子数与闪烁发生率相关性,并初步探讨了太阳活动影响闪烁的机制。统计研究结果表明:太阳活动中、高年期间,闪烁发生率有明显的季节、月、地方时变化规律;低年闪烁表现平静,以弱闪烁为主,且无明显规律;太阳黑子对闪烁发生率表现出一定调制作用,随着黑子数从高年到低年的减少,闪烁发生率呈下降趋势,中、强闪烁表现的更为突出。说明太阳活动对中、强闪烁的影响比弱闪烁更明显,但其影响机制仍须大量统计分析和理论研究的进一步揭示。     

电离层闪烁对星载P波段SAR的影响分析

电离层闪烁会破坏星载合成孔径雷达(SAR)回波信号之间的相关性,使其成像性能下降。已有的工作都是假设已知电离层电子密度的扰动开展的,但是目前的测量手段无法直接获取该参量。该文利用海口观测站超高频(UHF)频段太阳活动高年和中等年份的实测数据,分析电离层闪烁的变化特征,并基于相位屏理论,给出一种利用闪烁指数评估电离层闪烁对星载P波段SAR系统影响效应的方法。结果表明:电离层闪烁在低纬地区主要发生在夜间,且在两分季高发;太阳活动高年,全年约有3.8%的时间会发生电离层闪烁现象;对于P波段SAR系统来说,弱闪烁使得方位向冲激响应函数(IRF)的主瓣宽度和副瓣增益增大,分辨率下降;中等强度闪烁使得方位向冲激响应函数发生严重的扰动,副瓣增益增大到主瓣的水平,主瓣中心也发生平移,可能使得系统无法直接成像。     

磁暴期内中低纬电离层扰动实例分析

用四个经度链附近电离层垂测资料，分析1986年2月6－10日磁暴期间的电离层扰动现象。磁层－电离层间电动耦合的东向电场是造成多站f0F2同时突增的主要机制。扰动的赤道电集流使'喷泉效应'增强对赤道异常驼峰区f0F2增高也起重要作用。磁暴后期，电离层扰动发电机电流系在低纬区的西向电流、电场使F层电子密度下降，而赤道区'喷泉效应'减弱的结果则是驼峰区各站f0F2明显下降的原因。     

基于多手段观测的海口站电离层闪烁对地磁暴响应研究

联合利用CHAMP卫星等离子体密度就位观测数据和海口站GPS电离层闪烁监测仪数据，分析了2004年1月、2月和11月三次地磁暴期间海口站的电离层闪烁特征.我们发现海口站电离层对3次磁暴事件的响应特征明显不同.就磁暴期间B_z分量和Dst指数的观测值来说，2004年11月的磁暴事件最强，其次是1月的，2月的最弱.而地基闪烁监测仪的观测结果表明:1月磁暴事件期间，L波段电离层闪烁最强，闪烁指数S₄最大值接近于1.0，闪烁出现率的最大值超过80%；2月磁暴事件期间，电离层闪烁持续时间最长，S₄最大值接近于1.0，闪烁出现率的最大值接近63%；11月磁暴主相和恢复相期间，无电离层闪烁现象出现.CHAMP卫星和地面闪烁监测仪观测到的结果一致，表明多重尺度的电离层不均匀体通常同时存在，但是小尺度的电离层不规则体通常会先消失.对比上述三次实验的观测结果，我们推断造成电离层响应特征差异的原因与环电流的影响有关，Aarons准则可较好地解释电离层对3次磁暴事件的响应.同时跨赤道风场可能也有贡献，它通过增加沿场向积分的Pedersen电导率，降低了R-T不稳定性，从而抑制了电离层闪烁的发生.