低频天波传播预测与低电离层模式参数的测定

在理想化的均匀球面通过进一步地与具有突变边界的均匀各向同性同心球面电离层条件下的 LF天波全波解的基础上 ,考虑由海陆之差引起的地面导电率的变化、大气和低电离层的不均匀性以及由地磁场引起的各向异性特性等因素的影响 ,推导出了较严格预测实际地与低电离层条件下场强与传播相延精确预测的完善公式。给出了一些低电离层模式参数的实测结果。这些模式参数为参考高度 h0 、参考浓度 N0 与梯度参数 α。由罗兰 -

国际参考电离层模式在东亚几个站的适应性研究

本文利用我国广州、海南电离层垂测站的资料，对临界频率实测值（月中值）与ＩＲＩ—９０模式值比较发现：ＩＲＩ—９０的计算值ｆ０Ｆ２普遍低于实测值；ｆ０Ｅ及ｆ０Ｆ１符合较好，但模式的Ｅ层和Ｆ１层出现与消失时刻同实际情况存在差异；模式忽略了冬季（１２，１，２月）Ｆ１层的存在。从富克镇的数字测高仪剖面资料发现不能用ＬＡＹ函数描述。从分析７９年西安及东京的ＴＥＣ值发现模式的分季缺陷。文未提出了修改建议。

三维模式约束的电离层掩星反演方法

目前电离层掩星数据反演是基于电离层电子密度分布局部球对称近似的Abel反演方法,实际电离层的非球对称性会给电子密度反演结果带来误差.本文研究利用三维电离层模式来提供电子密度水平变化的先验信息约束电离层掩星反演的方法,即三维模式约束法;并将该方法应用于模拟掩星观测数据和实测掩星数据的反演.模拟观测数据的反演结果表明,与Abel反演方法相比,三维模式约束法能够减小反演误差.采用IRI2001模式作为约束,对COSMIC电离层掩星实测数据反演,将反演结果与全球的垂测仪数据进行比较,结果表明,三维模式约束法和Abel反演方法都能很好地反演电离层掩星.

高纬电离层气候学特征研究——EISCAT雷达观测及与IRI模式的比较

利用1988～1999年欧洲非相干散射EISCAT(EuropeanIncoherentScatter)雷达观测数据,对不同太阳活动周相、不同季节的极光椭圆区电离层F区电子密度进行统计分析,研究其气候学特征,并与IRI 2 0 0 1模式比较.EISCAT观测到的电子密度显示出显著的太阳活动高年“冬季异常”和太阳活动低年半年变化等现象.EISCAT实测电子密度随时间和高度的平均二维分布和5 0 0km高度以下总电子含量TEC ,从总体来看与IRI 2 0 0 1模式预测结果符合较好.但高年在TEC达到最大值前后,IRI 2 0 0 1模式预测的电子密度高度剖面与EISCAT观测结果有显著差别:F2 峰以上IRI 2 0 0 1模式预测的电子密度过大,造成TEC明显高于雷达观测值.另外,在太阳活动下降相,EISCAT观测显示出明显的半年周期季节变化特征,但IRI 2 0 0

南海地区电离层月平均模式及其预测

研究我国南海地区（北纬0°到25°，东经105°到120°）电离层F层临界频率月中值变化特点及利用人工神经网络预报月中值的技术．文章首先给出这个海区上空F2层临界频率月中值随太阳活动水平、地理纬度、季节和昼夜变化规律．结果指出电离层临界频率随纬度分布除出现驼峰现象外，在4和10月份还存在大范围的电离层气泡区域。在这个区域电离层密度出现中间稀周围高特点；电离层临界频率的分形分析得到其相关维为2．7。其次，我们选用5个因子作为网络输入，用电离层观测资料训练网络，建立了我国南海地区电离层模式。利用这个模式预测的电离层临界频率与实际测量的符合较好，可以满足应用要求。

中纬度观测的电离层F区经度效应及其模式计算

利用1956—1994年期间分别在长春和乌鲁木齐两观测站上观测的f0F2和f0F1月中值，定量分析了两站上观测的经度效应，讨论了产生两站上经度效应的可能物理机制，并与国际参考电离层模式的结果进行了比较．

一个低纬电离层理论模式

建立一个改进的低纬F层时变理论模式．采用沿磁力线分布的固定网格点，利用算子分裂方法求解离子连续性和动量方程，给出O＋、N2＋、O2＋和NO＋密度随纬度、高度变化的二维分布．对太阳活动高年的春分季节东亚区赤道异常日变化进行的模拟计算，较好地再现了赤道异常的典型特征．计算结果也表明HWM90模式给出的低纬夜间风速可能偏大；东亚区垂直漂移速度可能比美洲区的要小．

“地-电离层”模式有源电磁场一维正演

"地-电离层"模式有源电磁法由于其在地球物理勘探和地震预报方面的良好应用前景,成为地球物理电磁法研究新的热点.近年来国内开始了"地-电离层"模式有源电磁法研究,作者已经实现了当地球层为均匀半空间时的正演,但实际上地球并不是均匀半空间.本文在此基础上,采用R函数法进行公式推导,以高采样密度的Hankel滤波系数实现数值模拟,给出多层地球层的正演结果.结果表明,"地-电离层"模式有源电磁法的探测能力,与CSAMT/MT类似,但由于电离层的影响,导致在大收发距的时候,出现了波导场,场强衰减变小;由于空气中位移电流的影响,导致电磁场在轴向和赤道两个方向上的衰减出现了差异,轴向方向的衰减更小.

电离层数字测高仪被动接收观测模式研究

利用CADI(Canadian Advanced Digital Ionosonde)电离层数字测高仪平台,实现了新的电离层数字测高仪被动接收观测模式。利用新开发的观测模式,在观测台站开展了一系列实验观测研究,经过信号处理和信息提取,获得了电离层特征参量f_0F_2回归方程,高频信道背景噪声分布,电离层D层对电波的吸收等电离层探测信息。实验观测结果表明,所获取的f_0F_2与主动探测结果相关性在0.84以上,高频信道背景噪声分布以及电离层D层吸收状况与电离层实际分析结果相吻合。

一个中纬电离层E层理论模式

本文建立了一个中纬电离层E层理论模式.该模式从NO+ ,O2+ ,O+ 和N2+ 这四种主要离子的连续性方程出发,通过数值模拟得到中纬电离层E层电子和各种离子密度随时间和高度的变化情况.计算结果能较好地反映出E层电子密度峰值(NmE)或E层临界频率(foE)的日变化、季节变化以及随太阳活动的变化趋势.将模式的计算结果与武汉地区测高仪的观测数据进行比较,结果证明模式能够较为客观地反映中纬电离层E层的实际形态.针对以往电离层E层理论模式存在的主要问题,本文还进一步讨论了几种重要因素,包括二次离化源,λ<15 0 谱段的辐射通量,吸收截面以及NO分布对于模式计算结果的影响.

新乡观测的电离层TEC和板厚的统计与建模研究

利用1982年至1990年在新乡接收ETS－Ⅱ同步卫星136MHz信标所取得的电离层总电子含量TEC月中值和相应的F2层临界频率，计算了电离层板厚，分析比较了电离层板厚、TEC和F2层临界频率的日变化、季节变化和太阳活动变化的差异，给出了板厚随太阳活动的抛物关系，建立了新乡的电离层极厚模式，并与国际参考电离层和中国参考电离层模式的结果进行了比较。结果表明，本文的板厚模式预报的结果在太阳活动高年较国际参考电离层（IRI）和中国参考电离层（CRI）大为改善。

地磁活动对电离层f_0F_2月中值的影响与国际参考电离层误差

利用我国9个中低纬度的电离层观测站在1977-1986年间观测的f0F2月中值，按每月的平均地磁活动指数Ap分为地磁活动高（Ap≥5）和低（Ap＜15）两种情况，研究了地磁活动对f0F2月中值平均低纬电离层驼峰区演变的影响，并考察了国际参考电离层（IRI）的误差．

地方时与区时在电离层研究中的差异

本文指出混淆地方时与区时两个时间概念在电离层研究中带来的差异的严重性，建议使用地方时与区时这两个名词，而抛弃＂本地时＂和＂当地时＂等容易引起混淆的名词。

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。

一种电离层物理模型及其在F_1谷区形成讨论中的应用

在电离层F区考虑了三种中性成分的4种离子(O^+、No^+、N_2^+和O_2^+),从严格的电子和离子密度连续方程出发,由中性风所满足的动力学方程和离子运动方程解出水平中性风,从而得到离子垂直漂移速度,由此建立了一种电离层的物理模式;并用此模式,针对我国中、低纬(116°E,30°N)地区,讨论了光化学作用对F_1层的影响和动力学效应在F层中的作用。着重讨论由水平中性风引起的离子垂直漂移运动对F_1谷区的影响。结果表明:在光化平衡模式下,E区明显形成。在太阳活动低年夏季可产生明显的F_1“凸缘”。但仅靠光化平衡作用不能产生深的F_1谷区,也不能解释F_2层的形成;双极扩散是F_2层形成的主要机制;中性风的因素对E层影响不大,却可以在太阳活动低年夏季产生谷深在0.05—0.1的深F_1谷区。用此模式还计算了F_1谷区日变化,结果表明:中性风影响模式能较好地反映我国中低纬地区F_1谷区变化的地域特征。

电离层-空气层-地球介质耦合下大尺度大功率可控源电磁波响应特征研究

电离层-空气层-地球介质(我们称为"地-电离层"模式)耦合下大功率可控源电磁波的研究在国内外较少.近年来,有学者做了相关的数值模拟,但没有考虑空气中位移电流的影响.我们根据研究对象和问题建立地质模型和相应的数学模型,采用R函数法进行"地-电离层"模式水平电缆接地偶极源的电磁波场强公式推导,同时考虑电离层和空气中位移电流的影响.在验证方法可靠的前提下,进行了数值计算.探讨了"地-电离层"模式大功率可控源电磁波的响应特征.数值计算结果表明,由于电离层和空气层中位移电流的影响,"地-电离层"模式大功率可控源电磁波的特征与地球半空间可控源电磁波的特征有很大的不同,体现在前者除了有近场、远场外,还存在由于电离层影响下场强衰减变小的波导场.并随着收发距增大和频率的增高,出现了电场和磁场方向图的变化.

一次日食电离层效应模拟研究

用120°E经度链附近台站电离层垂测资料和一个二维低纬电离层理论模式探讨1995年10月24日日食电离层效应．在日食条件下只考虑日食区计算太阳EUV辐射减少．模式结果显示：（1）日食期间较低高度电离层光食效应显著，电子浓度跟随食分迅速变化，在食甚后浓度减少达到最大。较高高度电离层对日食响应延迟.（2）低纬地区日食日f_0.F_2比控制日低，而h_mF_2比控制日高．在低纬度地区日食带来的影响相对较大·（3）赤道附近h_mF_2食甚后有一突变，出现日食F_1.5层。（4）食甚后海口纬度附近F层受日食影响持久，而f_0F_2在赤道附近出现第2次下降．最后对低纬日食电离层效应的动力学因素进行了初步的讨论．

厦门电离层垂测站建设及初步结果

本文介绍了厦门电离层垂直探测站的建设及初步结果.该站选用了加拿大生产的数字测高仪,利用折合偶极天线作为发射和接收天线,采用气象信息专业网和internet网络的两种传输方式,实现了数据实时传输和远程控制.利用试验观测期间获得的2007年8月份首批电离层垂直探测数据,分析发现了厦门地区电离层f_o F2的一些基本特征:白天f_o F2最大值一般出现在地方时14～16点,最大值约5～15 MHz,有较强逐日变化;夜间f_o F2约4MHz左右,逐日变化较小.与最新国际电离层参考模式IRI2007进行了初步对比,发现IRI2007可较好的预报出f_o F2的月中值,但对逐日变化较强的厦门地区电离层f_o F2预报能力较弱.

中性风和垂直漂移对低纬F区电离层影响初析

利用二维低纬电离层一等离子体层时变理论模式，模拟太阳活动高年春分条件下垂直漂移和中性风强度改变对低纬Ｆ区电离层参量的影响．模式在所考察的磁子午面内求解等离子体输运方程，给出离子浓度和速度随纬度、高度、地方时的变化．模式计算结果显示，调整垂直漂移和中性风强度对低纬Ｆ区电离层电子浓度的影响与电离层所处碰纬、垂直漂移和中性风作用时段等有关，呈现出一些新特点．结果对分析不同条件下垂直漂移和中性风对低纬Ｆ区电离层影响具有一定的指导意义．

极区电离层对流速度的浅层神经网络建模与分析

电离层对流是太阳风与地球磁场相互作用下驱动的磁层大尺度对流循环与对流电场在极区电离层的映射,与行星际磁场-地球磁场耦合系统息息相关.本文基于SuperDARN(Super Dual Aurora Radar Network)分布在北半球的23部高频相干散射雷达获取到的二维电离层对流速度对其进行建模研究.模型输入为行星际磁场三分量、太阳风速度、太阳风密度和地磁指数六个空间物理参数,模型输出为二维对流速度.模型选择两种广泛应用于空间物理建模的浅层神经网络即广义回归神经网络(General Regression Neural Network,GRNN)和误差反向传播(Back Propagation,BP)神经网络.实验结果显示,GRNN模型和BP模型的速度幅值均方根误差分别为174.96 m·s^(-1)和234.21 m·s^(-1),速度方向角均方根误差分别达到62.30°和88.07°,相比于对流速度最大值2000 m·s^(-1)和360°的方向角范围来说,其误差是可以接受的.外推性实验结果显示,在第24个太阳周期时,GRNN模型和BP模型的速度幅值均方根误差分别为305.35 m·s^(-1)和738.15 m·s^(-1),速度方向角均方根误差分别为82.01°和90.56°.实验结果表明,GRNN在时间外推性上的效果优于BP神经网络,更适用于预测对流速度.我们发现在四种典型空间环境条件下,利用GRNN模型预测的瞬时对流速度来构建的全域对流模式与现有统计模型构建的对流模式相似,从而验证预测的对流速度可以用于分析瞬时极区电离层对流.