F_1层未充分发展时的电离层剖面反演

垂测电离图反演对研究电离层结构及运动、电离层波传播、空间气象应用等具有重要意义,一直以来受到十分广泛的重视.F_1层未充分发展的回波描迹是垂测电离图中观测到的最多的一种情况,此时垂测描迹上表现为F_1层到F_2层的平滑过渡,而不是F_1层充分发展时出现的尖点,然而现有电离层模型以及反演算法更多的是针对F_1层充分发展情况,即模型剖面在F_1层峰高处近似为抛物形状,此处电子浓度剖面梯度为无穷大,这不符合F_1层未充分发展时的剖面形态,即F_1层剖面未到达抛物顶点处就已经达到该层电子浓度的最大值然后到达F_2层,剖面梯度为一个有限的数值.因此,本文针对垂直探测中经常出现的F_1层未充分发展情况,引入F_1层模型设定临频这一参数,建立了F_1层未充分发展时的基于移位切比雪夫多项式的电离层模型,并从电离层剖面的光滑性考虑,在所建模型的基础上,提出了约束优化F_1层参数、F_2层参数的垂测电离图反演方法.然后,通过仿真分析,从理论上验证了所建电离层模型和反演算法的合理性,并通过反演电子浓度剖面合成的垂测、斜测描迹与实测数据的对比,对反演算法的有效性进行了进一步的试验验证.

电离层垂直剖面建模方法改进研究

垂测电离图反演对研究电离层结构、电离层波传播等具有重要意义,受到广泛的重视.模式法是垂测电离图反演较为普遍的方法,基于Reinisch和黄雪钦根据IRI模型建立的电离层垂直剖面模型,Carlo Scotto提出了一种反演电离层剖面的方法.文章基于这种反演方法对Reinisch和黄雪钦模型进行了改进,把高斯模型应用于F1层模型,使反演后F1层临频与实测F1层临频基本吻合,同时应用F1层模型的反模型——反高斯模型作为连接层以保证F1层与F2层剖面连续,并通过仿真分析对算法的有效性进行了验证。

基于Millstone Hill非相干散射雷达观测的电离层电子浓度剖面的经验正交函数分析

本文利用经验正交函数（Empirical Orthogonal Function,简称EOF）方法分析了Millstone Hill非相干散射雷达（Incoherent Scatter Radar,简称ISR）近三个太阳黑子周期（1976年2月-2006年4月）的实测电离层160-700km的电子浓度剖面资料,并分别用Chapman-α函数拟合了平均电子浓度剖面和带有均值的前三阶EOF级数.结果表明：电子浓度剖面的EOF级数的第一阶项主要控制F2层峰值浓度NmF2,第二阶项同时控制F2层的峰高hmF2和等效标高Hm,第三阶项主要控制等效标高Hm.进一步分析了对应的EOF系数的周日变化、季节变化和太阳活动周期变化,这些变化反映了NmF2,hmF2,Hm的气候学变化规律,例如电离层的冬季异常、半年异常等.EOF方法在级数展开方面收敛速度快,很少数低阶项即能反映电子浓度剖面的主要变化,因此可用于提取出电子浓度剖面的主要分布特征及其周日变化与气候学变化特性,并可用于进一步构建相应的经验模式.