低纬电离层闪烁对强磁暴的响应

利用武汉电离层闪烁和TEC的观测数据,分析了发生在2004年7月下旬和11月上旬的两次超强磁暴期间,GPS信号振幅闪烁和TEC起伏的响应特征,并对磁暴影响低纬电离层电波闪烁的机制进行了讨论。结果表明:强磁暴主相期间,L-波段振幅闪烁强度及闪烁出现率都显著增强,这种增强可归因为强磁暴引起的效应;闪烁活动的磁暴控制效应存在地方时依赖;暴时近赤道区电离层电场的极性和强度是磁暴主相期间闪烁活动及其强度增高的重要控制因素。     

磁暴期间长城站电离层扰动及中性风分析

本文分析了磁暴期间南极长城站的电离层扰动性质性。采用一个半经验模式利用垂测数据计算了磁暴效应引起的有效应引起的有效热层子午向中性风。发现暴时有效中性风对电离层正相扰动的形式起主要作用，并对长城站电离层正负相扰动的可能机制进行了分析。     

2004年11月强磁暴期间中国地区电离层TEC扰动特性分析

利用28个全球定位系统(Global Positioning System, GPS)观测站获取的电离层总电子含量(Total Electron Content, TEC)测量数据, 分析了2004年11月一次强磁暴期间的中国中低纬地区电离层TEC暴扰动特性, 结果表明:电离层TEC以正相暴扰动响应为主, 中纬地区的暴变扰动要强于低纬, 以北纬35°附近扰动最为强烈; 暴时电离层空间相关性变强, 电离层相关距离由宁静日的约5 500 km提升到暴变日的约8 000 km; 在8日的主暴扰动期间, 发现伴有自东北向西南的电离层TEC暴扰动传播, 自东向西的经向传播速度约为120 m/s, 要高于纬向传播.初步探讨表明, 向赤道中性风、日侧东向急剧穿透电场以及喷泉效应等可能是导致此次电离层TEC正相暴在北纬35°附近扰动最为强烈的关键因素, 也进一步揭示了电离层与太阳风、磁层之间以及电离层不同纬度区之间有着复杂的耦合过程.     

超强磁暴期间中低纬电离层扰动的统计分析

利用1957-2005年72次超强磁暴期间的电离层观测数据,分析了北半球120°E附近中低纬电离层的扰动特征.结果表明,电离层的扰动形态随磁暴发生季节和开始时间的不同而异.在冬季,负相扰动主要发生在中纬,低纬以正相扰动为主,分界线在满洲里和北京之间;在中纬,下午开始的磁暴所引起的电离层扰动持续时间较长,而在低纬,夜间开始的磁暴所引起的扰动持续时间较长.夏季超强磁暴所引起的电离层扰动以负相为主,下午开始的磁暴所引起的扰动最强,夜间开始的磁暴所引起的扰动持续时间较长.在分季,虽然各台站电离层仍以负扰动为主,但扰动强度和持续时间随磁暴开始时间不同有明显差异.分析表明,上述电离层扰动特征与暴时环流的影响密切相关.     

磁暴期间低纬电离层效应的数值模拟

利用改进的时变二维电离层物理模式对一次超强磁暴期间低纬电离层效应进行了数值模拟研究。2000年7月15-16日超强磁暴期间,ROCSAT-1卫星、DMSP卫星、GPS/TEC等在美洲扇区观测到赤道附近沿纬度扩展深度耗空的等离子体槽和出现在中纬度的SED现象。将暴时由ROCSAT-1卫星实测赤道区纬圈电场和由HWM-07/DWM-07模型预测的水平风等作为物理模式的驱动力输入,对美洲扇区低纬电离层的暴时响应特征进行了数值模拟。模拟结果表明:在磁暴主相期间,模式给出了与DMSP卫星观测数据比较一致的结果;并清楚地重现了暴时赤道电离层异常的演化过程。     

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。     

电离层扰动与磁层耦合

本文通过两个事例分析表明，磁暴期间磁层对流和沉降粒子的增强不仅对极光区了层扰动形态有控制作用，而且也会引起继后的中低纬及赤道电脑层同纬区低热层大气受热后，Ｆ层抬升和中性大气成分变化导致的电子密度正、负扰会向低纬扩展；在Ｅ层高度上，扰动发电机对赤道区喷泉效应的抑制使驼峰区扰动更为突出。这些过程均使中低纬电离层ｆ０Ｆ２和ｈｍＦ变化中出现相应特征。地面电离层垂测站在夜间常能观测到多站几乎同时的ｈｍＦ上升     

磁暴期间增强系统电离层网格模型性能分析

利用16个GPS观测站2000年7月1日到8日和7月14日到18日两段不同空间环境下的连续数据讨论了中国区域内磁暴对广域增强系统WAAS电离层折射校正算法的影响.着重分析了平静期和磁暴期间网格改正算法的精度,并从WAAS系统的完整性和可用性出发,对比描述了误差分布的空间特性.其结果表明,位于中高纬的用户精度较高,而低纬用户精度相对降低;磁暴期间,精度下降,对低纬区域用户的影响更为显著;误差空间分布的相关性随距离增大而降低,磁暴期间,相关性进一步变低.     

电离层垂直探测中扰动观测模式研究

电离层高频反射回波的多普勒频移观测是研究电离层扰动的一个重要方法.利用电离层垂直探测中的组合脉冲控制和回波相位测量分析方法,开发并实现了一种电离层扰动观测模式.实验观测表明,新开发的观测模式在电离层高频反射回波为窄带信号的情况下,可实时获得高精度多普勒频高图,并给出电离层扰动速度的时空变化曲线,能够满足电离层扰动观测研究的需要.     

暴时行星际穿透电场与电离层效应的卫星观测

联合利用Geotail卫星、ROCSAT-1卫星和DMSP卫星等观测数据,分析了2000年7月15-16日超强磁暴期间行星际穿透电场的特征及低纬电离层响应。研究得到以下主要结果:1)磁暴主相期间,位于近地太阳风中的Geotail卫星观测到行星际电场晨昏分量迅速增强达60 mV/m,与此同时,ROCSAT-1卫星在低纬电离层中几乎即时地观测到垂直于磁场的离子向上漂移速度达300 m/s以上,表征行星际电场穿透至低纬电离层。分析表明:在正午和黄昏扇区穿透电场为东向,引起低纬电离层离子向上漂移,穿透效率约为13-19%;而在午夜前扇区,穿透电场极性相反,使离子向下漂移,穿透效率高达30%;行星际电场穿透持续时间达3小时以上。2)磁暴期间,低纬电离层发生剧烈变化。GPS/TEC观测显示美洲扇区黄昏附近的中纬度电离层发生SED现象、同时DMSP卫星观测到纬度范围大大扩展的电子密度深度耗空的赤道区等离子体槽、ROCSAT-1卫星观测到暴时离子密度变化呈现较复杂的图像。     

Propagation of high-frequency radio waves in the presence of a strong local ionospheric disturbance

On the basis of a numerically constructed electromagnetic-wave ray trajectories, the basic characteristics of propagation of high-frequency (1–10-GHz) radio waves in the presence of a strong local disturbance in the Earth’s ionosphere have been obtained. As an example of such disturbance, a simplified regular model of the region of the increased ionization of the atmosphere caused by a short-term release of a significant amount of radiant energy at altitudes of more than 10 km above the Earth’s surface has been developed.     

基于BDS/GPS数据的中国及周边地区电离层暴层析成像研究

随着我国BDS的逐步建成,其在电离层监测上的应用也在逐步拓展. 凭借卫星类型多样性的特点,BDS卫星数据在电离层监测上可能比GPS卫星带来更多的优势,但能否改进电离层层析成像结果仍值得进一步研究. 文中基于GPS数据电离层层析算法,把BDS中的地球同步轨道（geosynchronous orbit, GEO）卫星、倾斜地球同步轨道（inclined geosynchronous orbit, IGSO）卫星和中轨轨道（medium earth orbit, MEO）卫星数据与GPS数据融合,对2017-09-07—09电离层暴期间中国及周边地区（15～55°N, 70～140°E）上空电离层进行重构. 首先借助SA418和WU430测高仪数据分别讨论了单星座（GPS）与双星座（GPS+BDS）层析对电子密度反演的精度结果;其次对2017-09-08两个扰动最强烈时段的电离层成像结果,包括电子密度剖面图与总电子含量（total electron content, TEC）分布图进行深入研究. 研究结果表明:BDS卫星数据不仅可以改进垂向精度,还可以提高对电离层异常结构的反演精度,融合了BDS数据的电离层层析技术能较为准确地重构出本次电离层暴期间出现在中低纬度的等离子体泡.     

Numerical modeling of amplitude maps for the corrected IRI-2012 model with smooth ionospheric disturbances

Propagation of short waves along a short path is modeled numerically using the bicharacteristic method with the IRI-2012 global model of ionospheric electron density, which was corrected in accordance with the experimental data, and the model of the Earth magnetic field (World Magnetic Model). It is demonstrated that periodic ionospheric disturbances may produce vertical structures in amplitude maps. Ray structures typical of the case under study and numerically calculated amplitude maps are obtained. The calculated data are qualitatively compared to experimental results.     

Sage: a strong privacy-preserving scheme against global eavesdropping for ehealth systems

The eHealth system is envisioned as a promising approach to improving health care through information technology, where security and privacy are crucial for its success and largescale deployment. In this paper, we propose a strong privacypreserving Scheme Against Global Eavesdropping, named SAGE, for eHealth systems. The proposed SAGE can achieve not only the content oriented privacy but also the contextual privacy against a strong global adversary. Extensive analysis demonstrates the effectiveness and practicability of the proposed scheme.