电离层总电子含量建模的最优观测值选择

观测量的精度对区域电离层总电子含量建模至关重要.介绍电离层总电子含量(TEC)的概念,讨论利用GPS双频观测数据反演TEC的方法和原理.通过对几种TEC计算方法的精度进行研究和分析,提出一种电离层总电子含量建模最优观测值的选取方法.     

大地震前震中上空电离层全电子含量异常研究

采用IGS(International GPS Service)网站提供的电离层垂直全电子含量(vertical total elearon content,记为VTEC),分析研究了1998—2006年发生在中国大陆地区的30个M_s≥6.0的地震.采用统计处理的方法,讨论了地震前后15d内电离层全电子含量的变化,分别对震中上空电离层全部TEC资料进行了分析.     

典型台风登陆过程平均风时距转换系数分析

为掌握中国东南沿海台风登陆过程近地面风速变化规律及影响因素,根据2005年浙江省东海塘观测塔和上海市芦潮港观测塔分别实测得到的2次典型强台风(麦莎(Matsa 0509)和卡努(Khanun 0515))登陆时段距地面10 m高度处的实时风速记录资料,计算了不同时距风速的转换系数及其概率分布.计算结果表明,风速时距转换系数服从广义极值分布,V3 s/V10 min服从极值Ⅱ型分布,V30 min/V10 min以及V1 h/V10 min服从极值Ⅲ型分布.分别处于台风远端和近端的两处观测塔的实测记录表明,A类场地下,在台风影响范围内,工程场地处台风气候条件下10 m高度处风速时距转换系数的取值及其概率分布基本保持稳定,基本不受台风路径、台风强度变化、观测点在台风风场中的相对位置以及台风登陆与否的影响.A类场地的台风气候条件下,采用基于概率统计的具有一定保证率的风速时距转换系数取值,能够为建筑结构抗风性能设计提供可靠保证.     

2017 年九寨沟MS 7. 0 级地震震前电离层异常

以2017 年8月8日九寨沟发生的M_S 7. 0 级地震为背景,利用CODE 提供的GIM 数据, 采用滑动四分位法,研究地震前后电离层的异常现象与地震的关系。通过对震中及周围4个参考点进行TEC 异常检测, 发现孕震区在 2017 年7 月28 日、8 月4 日和8月6日均出现了不同程度的电离层异常现象。结合日地环境和全球TEC 异常分布进一步分析后得出:2017年7月28日和8月6日出现的电离层异常可能是地震前兆, 异常区域没有垂直对应于震中,且异常具有共轭结构并表现出向赤道漂移的趋势;而8月4日出现的电离层异常可能由地磁扰动引起。     

基于中小尺度模式与神经网络的登陆台风极值风速特性研究

针对传统工程经验模型无法准确反映台风登陆过程中风场随时空发展的变异性和复杂性问题,以2019年登陆我国浙江省的超强台风“利奇马”为研究对象,基于WRF-LES中小尺度模式对其登陆全过程进行了高精度风场模拟,研究了台风影响区域极值风速时空特性,建立了预测登陆台风极值风速和发生时刻的BP神经网络模型。研究表明：WRF-LES中小尺度模式能有效模拟登陆台风风场;“台风中心影响区域”极值风速整体上高于“台风外围影响区域”,且极值风速基本出现在前眼壁影响阶段;不同区域的极值风速随台风登陆过程呈减小趋势,海上及大部分沿海、陆地区域在台风登陆前产生极值风速,而内陆区域在台风登陆前后均有可能产生极值风速;同时,构建的BP神经网络模型对台风中心、外围影响区域的极值风速预测误差分别为2.31%和2.33%,极值风速发生时刻预测误差分别为13.45%和16.32%。     

VHF波段星载SAR系统电离层效应仿真研究

为研究VHF波段星载合成孔径雷达(SAR)系统,分析了雷达中心频率、信号带宽、电离层总电子含量(TEC)以及闪烁强度等因素对于VHF波段星载SAR成像的影响,并进行了仿真研究.仿真结果表明,在空间电离层中传播时,VHF波段星载SAR的距离向分辨率与雷达中心频率、信号带宽以及传播路径上的电离层TEC大小密切相关,同时由于时延的影响,还会导致SAR距离向图像发生移位,造成定位精度下降;方位向分辨率受闪烁效应影响严重,当处于弱闪烁或中等闪烁时,旁瓣抬升明显,且产生微小的移位,当处于强闪烁时,方位向分辨率明显降低,甚至无法成像.     

应用台风风场经验模型的台风极值风速预测

为准确、高效地进行台风多发地区建筑结构设计风速的预测,利用中国东南沿海1949—2012年的台风历史数据进行了香港地区台风关键参数概率分布的研究,提出了基于新的Holland径向气压分布参数B表达式的台风风场经验模型.在此基础上结合Monte Carlo数值模拟技术,利用台风极值风速分析方法完成了不同重现期下香港地区台风极值风速的预测,并与观测数据、香港风荷载规范计算结果进行对比分析,验证了利用此台风风场经验模型进行台风极值风速预测的有效性.     

BP神经网络和ARIMA模型的变权组合电离层TEC预报

针对电离层总电子含量(TEC)非线性、非平稳性的特性,提出基于BP神经网络和差分自回归移动平均模型(ARIMA)的最优非负变权组合预报模型,并将其应用于TEC预报。利用IGS中心提供的不同经纬度的电离层平静期、活跃期TEC数据,分别采用BP神经网络模型、ARIMA模型和变权组合模型对TEC进行5 d预报。实验结果表明:在电离层平静期和活跃期变权组合模型预报5 d的平均相对精度分别为94. 7%和88. 9%,其中预报残差小于3 TECu的分别达到89. 3%和78. 5%,较单一模型的预报精度有明显提高。     

陕西省北斗三号区域电离层TEC建模与精度评估

基于陕西省北斗地基增强监测站数据,利用4阶球谐函数建立了陕西区域电离层总电子含量(TEC)模型,生成区域TEC格网产品.实验结果表明：以欧洲定轨中心(CODE)全球电离层图(GIM)产品作为参考,利用BDS-3数据获得的陕西区域北斗电离层产品精度为2.54 TECu,与CODE产品标称精度相当.在单频精密单点定位(SF-PPP)性能方面,BDS-3区域电离层产品可以提升定位精度35%,优于CODE全球电离层产品改正效果(27%).综合而言,BDS-3单系统在区域电离层建模方面具备较为优异的性能水平.     

一种去电离层非线性相位污染的周期求和法

为有效地抑制电离层扰动引起的OTHR回波信号多普勒谱发生展宽的问题,分析了电离层扰动引起相位污染的机理,然后基于正弦型相位扰动提出了周期求和法去非线性相位污染.仿真实验结果表明,该方法简单有效,且具有稳健的去污染效果.