120°E赤道电离异常区电子浓度总含量分析与预测

基于国际全球定位服务中心(International GPS Service,IGS)提供的120°E上空1999—2009年IONEX格式电离层电子浓度总含量(TEC)资料,分析赤道电离异常驼峰区TEC峰值Inc和Isc的年变化和季节变化以及与太阳、地磁活动的相关性.在11年时间尺度上,Inc和Isc与太阳辐射P指数的日均值有较好的相关性(r=0.90和r=0.84),而与地磁活动指数Dst、Kp和Ap日均值的相关性均不好.驼峰区TEC峰值Inc和Isc都是在北半球春、秋季出现极大值,而且冬季值大于夏季值,即Inc呈现"半年异常"和"冬季异常"现象,我们认为Inc和Isc相似的半年变化特征是与赤道上空电离层电急流相关的东向电场半年变化导致的.利用支持向量回归方法构建了EIA指数的预报模型,预报试验结果表明,该预报模型能较准确地描述Inc和Isc的变化,对南北驼峰TEC峰值预报的平均相对误差分别为22.96%和10.2%.基于支持向量机回归的预测方法为赤道电离异常特征指数预报的实现提供一条有效方法途径和好的应用前景.

武汉地区电离层电子浓度总含量的统计经验模式研究

由武汉电离层观象台一个太阳黑子周期（１９８０—１９９０年）的实测电离层电子浓度总含量（ＴＥＣ）资料，统计分析得出了武汉地区的一个 ＴＥＣ经验模式．模式很好地再现了武汉地区的ＴＥＣ观测值．其预测误差在太阳活动高年稍大，低年较小；在春秋两季稍大，冬夏两季较小；在当地时间白天和傍晚稍大，夜间和早晨较小．此外，与国际参考电离层模式ＩＲＩ的计算结果比较，本模式预测的ＴＥＣ值更接近于实际观测结果．同时，本文也初步探讨了ＴＥＣ的半年变化特征和冬季异常现象．

用经验正交函数构造武汉地区电子浓度总含量的经验模式

本文利用经验正交函数(EmpiricalOrthogonalFunction,简称EOF)分析了武汉电离层台站一个太阳黑子周期(1980年4月～1990年12月)的实测电离层电子浓度总含量(TEC)资料,在此基础上构建了一个武汉地区的TEC月中值的经验模式.结果表明:(1)以EOF分析观测数据具有一定的物理意义,其基函数表征TEC的日变化,系数表征TEC的长期变化;(2)EOF技术展开收敛速度快,很少数低阶项即能反映TEC的主要变化,采用经验正交函数建模可以用较少的参数表征较复杂的物理过程.此外,本文还就TEC模式的外部驱动量的改进问题作了一些探讨,发现用F107A(10.7cm太阳辐射通量F107的81天滑动平均值)作TEC建模的外部驱动量能够更好地提高EOF模式的精度和稳定性.

电离层电子浓度总含量梯度对GPS差分定位精度的影响

针对GPS定位测量的信号传播路径误差，分析了电离层电子浓度总含量梯度对差分定位精度的影响，利用L1载波重点讨论了1999年-2000年太阳活动期间低纬度赤道异常地区GPS差分定位精度的问题，同时验证对于长基线采用GPS广域差分技术可以使电离层定位误差得到明显提高。

通过GPS测量数据研究电离层电子总含量的逐日变化

提出了一种直接通过双频GPS伪距测量数据导出接收站附近垂直TEC的方法，这种方法不需要事先知道卫星和接收机电路时延的精确值，前者可在换算过程中自治地加以修正，而接收机时钟误差则利用IRI模式的夜晚平均值作为参考来订正，这一订正存在一定的绝对误差，但不会影响逐日相对变化。却使数据处理过程大为简化．得到的垂直TEC为天顶周围60°锥角内的平均值，能够相当好地反映电离层电子总含量的周日变化．一个计算实例显示了连续三天北京地区TEC的日变化情况，证实了这一方法的实用性．文中还提出一个新概念或问题，即GPS卫星仰角很小时，通常认为多径效应造成大的误差，本文的一些实例似乎表明，这种多径效应的概念应当包括电高层不规则结构的贡献．

利用COSMIC低轨卫星对GPS信号的顶部TEC观测资料研究等离子体层电子含量的变化特征

本文尝试利用COSMIC低轨卫星对GPS信号的顶部TEC观测资料研究等离子体层电子含量(简称PEC)的变化规律.首先介绍从低轨卫星对GPS的顶部TEC观测资料提取等离子体层垂直电子含量的方法,然后利用该方法提取2008年全年的PEC数据,进而研究了2008年这一太阳活动低年PEC随地磁纬度(MLAT)、磁地方时(MLT)以及不同季节的变化规律.此外,还利用提取的120°E和300°E经度链上的数据对比研究了PEC的经度变化情形.研究结果表明:(1)PEC主要集中分布在磁赤道±45°之间的一个绕地球的环带状区域中;(2)PEC表现出以下的昼夜变化规律特征:白天时段之值高于夜间,约在12—16MLT之间达到最高峰值,而最小PEC值出现在日出前大约4—5MLT左右的时段;(3)相比其他季节月份而言,PEC在北半球夏季月份(5—8月)具有最小值;(4)PEC存在明显的经度变化,不同经度链上的PEC存在不同的季节变化特征.

2009年7月22日日全食期间电离层总电子含量变化研究

利用中国区域内五个GPS台站(一个台站处于日全食区域、四个台站处于日偏食区域)观测数据,研究2009年7月22日日全食期间电离层总电子含量(TEC)的变化,结果表明,日全食期间,电离层TEC值经历了下降和恢复的过程,最小TEC相对于最大食偏的时间延迟约为1～10 min;台站测得最小TEC的星下点(IPP)越靠近日全食带TEC下降量越大,在日食期间武汉站(114.35°E,30.53°N)TEC相对于各参考日期的TEC,其平均下降量最大,达到4.58TECU.

基于GPS的南极电离层电子总含量空间分布特征研究

利用南极区域内的中国中山站GPS常年跟踪站(ZHON)和国际GPS服务站GPS观测数据,计算出2000—2006年期间南极地区上空高精度电离层电子总含量值,分别对极光区内、极光区外、极隙、极盖区的电离层电子总含量进行分析比较。结果表明,极光区外的电子总含量峰值要大于极光区内,极光区内的电子总含量峰值又大于极盖区,而每日电子总含量谷值(即最小值)则相差并不明显,这一空间分布特征与不同位置的不同太阳入射角以及地球磁场在高纬地区具有的特殊构型有关。

由微分多普勒数据求算电离层总电子含量的新探讨

介绍一种由微分多普勒数据求算电离层总电子含量的新方法,并且通过理论分析,提出了对提高TEC计算准确性起重要作用的电离层中心高度的修正模式。实际计算结果表明,这种新方法和修正模式对于由微分多普勒数据求算TEC值是成功和有效的。

基于卡尔曼滤波的实时总电子含量周跳探测与修复

总电子含量(total electron content,TEC)作为描述电离层形态和内部结构的重要参量,对于电离层领域的理论研究和发展有着重要作用,而周跳的探测一直以来都是全球定位系统(global position system,GPS)载波相位测量数据预处理的重点和难点,尤其是在高精度GPS定位中,卡尔曼(Kalman)滤波在周跳探测与修复中的应用使得能够准确可靠地探测出观测值中可能出现的周跳,利用Kalman滤波算法探测不同的观测数据类型及其组合,并将修复后的观测值与理论值进行对比。结果表明:该算法对周跳探测和修复有很强的有效性和精度。

GPS与格洛纳斯电离层电子总含量建模的差异性分析及改进

为了提高多模GNSS(global navigation satellite system)电离层电子总含量(TEC)的计算精度,基于全球及中国区域研究了GPS(global positioning system)TEC和GLONASS(global orbiting navigation satellite system)TEC的差异及变化规律.GPS TEC精度要优于GLONASS TEC,两者相关性随纬度降低而降低,并且GLONASS TEC较之GPS TEC存在一定程度的低估;TEC精度差异与星座配置、信号体制及轨道周期差异有关,并受到本地时影响,F2层临界频率(foF2)存在类似情况.基于GPS TEC和GLONASS TEC的差异性,对组合建模时伪距观测权函数进行改进,平均偏差约改进20%,内符精度约改进15%.

基于GPS和DEMETER卫星数据的地震电离层电子浓度异常变化研究

地震电磁现象的观测与研究是认识地球内部物质特性、地震孕育发生过程以及空间信号传播和介质特性变化的重要途径。空间对地观测技术的发展，推动了地震电磁信号在大气层、电离层的传播与耦合机制的研究。从20世纪60年代发现美国阿拉斯加大地震震中区上空出现电离层异常扰动现象以来，有关地震空间电磁、电离层扰动的现象引起了广泛的关注，成为地震电磁学领域一个新的研究热点。

基于离散系统卡尔曼滤波的电子含量预报分析

使用中国地壳运动观测网络基准站的数据,拟合电离层VTEC模型的参数,提出了利用离散系统卡尔曼滤波方程预报电离层TEC的方法,并对2002年9月10日和2002年9月14日特定时刻的TEC进行了预报和分析,其半小时内的预报精度达到2.5 TECU,实验证明可以利用该方法对某些电离层活动进行有效预报。

基于SSA-PSO-LSTM模型的电离层TEC预报

受多种因素影响,电离层电子总含量(TEC)时间序列具有非线性、非平稳性特征,为提升长短期记忆(LSTM)神经网络模型在电离层TEC预报中的精度,本文在该神经网络模型的基础上,引入奇异谱分析(SSA)与粒子群优化(PSO)算法,构建了新的SSA-PSO-LSTM模型。一方面,利用了SSA对TEC时间序列进行数据预处理;另一方面,利用粒子群优化算法改进LSTM神经网络模型参数。选用欧洲地球参考框架(EUREF)提供的格网点电离层TEC时间序列数据进行实验,实验结果表明,在磁平静期与磁暴期,该组合模型的TEC预报结果均方根误差分别为0.28个总电子含量单位(TECu)、0.83个TECu,平均相对精度分别为96.35%、91.33%,均优于对比模型,验证了本文提出的组合预报模型的有效性与优越性。平均相对精度分别为96.35%、91.33%,均优于对比模型,验证了本文提出的组合预报模型的有效性与优越性。

基于GPS探测汶川地震电离层TEC的异常

利用球谐模型和中国地壳运动观测网络及IGS（International GNSS Service）基准站的GPS观测数据,分别计算了中国区域及全球电离层电子总含量（Total Electron Content,TEC）,采用了不同的统计分析方法,对汶川震中上空及邻近区域的TEC进行检查.结果发现：震前后一个星期,孕震区上空连续出现电离层异常扰动,其异常形态具有共轭结构,且呈现向磁赤道漂移趋势.

汶川Ms8.0地震前电离层TEC异常分析

基于中国地壳运动观测网络的GPS观测数据,解算得到了汶川Ms8.0地震前中国区域上空电离层TEC分布图。用两种方法的研究显示,在相同时间和空间电离层TEC存在显著的异常扰动,即震前1～6天(除5月9日电离层TEC出现异常增加外)时间内多次出现显著的TEC异常减少,而且电离层TEC的异常驼峰有向磁赤道漂移的趋势,由于距离发震时刻较近,排除其他因素后认为该异常可能源于汶川Ms8.0地震引起的电离层效应。

中国地区电离层TEC暴扰动研究

电离层总电子含量(TEC)是空间天气研究和监测预报的重要参量.本文引入了电离层TEC扰动指数DI,对青岛等6个台站的DI数据进行分析,选取DI>0.35(DI≤-0.30)作为正(负)相电离层TEC扰动的强度标准,并以连续6h及以上的DI满足该值来判定电离层TEC暴扰动事件.对电离层TEC暴扰动事件的统计分析表明,在地方时日落后至子夜前为发生高峰时段,正(负)相暴扰动事件平均持续时间约为10.9h(10.5h),正相暴发生率以冬季为多,夏季为少,而负相暴则以夏季略高.发现位于赤道异常驼峰区的广州站和位于高中纬度的海拉尔站比典型中纬地区的北京站电离层TEC暴扰动更易发生,且低纬地区以正相暴扰动为主.分析表明,约有70%的电离层TEC暴扰动伴随着有地磁扰动,但是电离层TEC暴扰动并不完全由地磁扰动所引起,强烈气象活动等局地环境因素也可能对电离层TEC暴扰动有着重要影响.

利用地基GPS探测震前电离层TEC异常

利用地基GPS测量获得垂直电子总含量(VTEC)数据,采用统计分析方法,对亚洲3次大地震震前VTEC进行了检查。结果发现,在临震前10天之内,孕震区上空的VTEC均出现了明显的异常扰动,异常的增加一般出现在异常减少之前,但距发震时刻较远,该异常可能与太阳或地磁活动增强有关;异常的减少一般临近发震时刻,基本可以归结为地震引起的电离层效应。

震前电离层TEC异常分析

利用地壳运动观测网络基准站的GPS载波相位观测值,对两个震例连续50天的VTEC数据做了时间序列分析,并以每15天的VTEC值的1.5倍标准差作为上下限进行震例检验,验证了震前存在电离层异常扰动。

震前电离层TEC异常扰动统计分析

利用IGS提供的电离层TEC资料,采用滑动平均方法,对2007年以来全球Ms7.0以上地震进行震前电离层TEC异常扰动研究。统计结果显示:94%的地震的孕震区上空出现了明显的电离层TEC异常扰动,扰动有正有负,而且负的异常扰动多发生在震前一周内,正扰动与时间没有明显的函数关系。