利用垂测仪和IGS数据研究震前电离层异常

利用SPIDR网站的垂测仪数据和IGS网站的VTEC（垂直总电子含量）数据分析震前电离层异常。选取2009年10月24日发生在Banda sea的6.9级地震和2009年4月6日发生在意大利中部的6.4级地震,分析垂测仪观测到的电离层F2层临界频率foF2,同时分析相应时段的VTEC数据。研究结果显示电离层异常多集中在震前3～5天,在分析地磁和太阳的活动后,认为这些异常很可能是由即将来临的地震引起的。     

中国地区电离层f_oF_2的重构方法研究

提出了一种以中国参考电离层为背景的中国地区电离层foF2的区域重构方法,该方法根据foF2时间和空间相关性,将foF2的估计值与中国参考电离层模型值之差的相对值作为区域变化参量,引入电离层距离、经度因子和纬度因子等参数实现了电离层区域重构.利用我国电离层foF2的数据,对该方法的重构精度进行了评估,实现了中国地区的电离层区域预报.     

电离层的探测与骚扰预报

电离层是指位于地面60km至1000km处的被电离了的大气层.电离层对电波传播的影响与人类活动密切相关,通过对电离层的探测可获取电离层物理特性参量随日、季节、年、太阳活动、地理环境等变化的分布、变化规律.本文主要讲述了电离层探测的方法、太阳活动对电离层的影响、电离层扰动对人类的影响、对电离层进行常规监测及骚扰预报的重要...     

电离层斜向传播异常信号特性的研究

在对固定电路电离层斜向传播特性的长期连续观测过程中,发现了大量异常斜测电离图.通过对电离层行波扰动情况下电波传播路径的仿真计算,分析了它对电离层斜向传播信号的影响,并利用斜向探测数据,讨论分析了确定行波扰动基本参数的方法.     

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.     

太阳活动低年(2005—2007)期间中国低纬地区电离层foF2变化特性

利用2005—2007年广州、海口和重庆三个台站的f_oF₂数据,研究了f_oF₂日变化、季节变化和f_oF₂随太阳活动的变化规律,以及空间天气事件如磁暴对f_oF₂的影响.结果发现:f_oF₂的日变化规律体现在日出前出现最小值,海口和广州两站在14:00—16:00出现最大值,重庆站在12:00—14:00出现最大值;春秋季f_oF₂均值高于夏冬季节,春季高于秋季,冬季高于夏季（重庆站不明显）;从2005年开始,临频值整体下降,与太阳黑子数呈现正的线性关系;在2005-08-24开始的磁暴期间在磁暴的主相发生f_oF₂的正向扰动,在磁暴发生的第二天f_oF₂整体呈现负向扰动.综合以上信息可知,我国低纬地区可以划分为赤道异常区和非赤道异常区,两个地区f_oF₂有所相似但仍有不同,应结合太阳活动具体分析.     

电离层层析成像技术与电离层反演

系统介绍了利用电离层层析成像技术进行电离层反演的理论、模型及相应的计算流程.针对电离层层析成像反演算法对初始值比较敏感的特点,提出一种改进算法计算了电离层电子密度剖面,计算结果表明,改进算法可以改善电离层层析成像质量,具有高精度、大空间、实时等优点;最后介绍了电离层层析成像技术应用于电离层预报及地震前兆监测的前景.     

一次强磁暴期间全球电离层扰动研究

利用IGS台网观测数据,以总电子含量TEC、TEC的变化率ROT及其标准差ROTI作为表征电离层不规则结构和扰动的特征参量,研究发生在2004年11月上旬的一次强磁暴期间全球电离层扰动的分布以及扰动的传播.分析结果表明,在磁暴急始和初相阶段,全球电离层相对平静,没有显著扰动发生;不规则体和扰动主要发生在磁暴主相极大前后,并且在日落后几小时开始出现,持续到午夜之后.第一个主相极大期间,强扰动和不规则体主要出现在美洲扇区的中低纬度带;第三个主相极大期间,强扰动和不规则体主要出现在亚太扇区的中低纬度带.     

基于优化神经网络算法的电离层foF2预测

为了提高基于反向传输（back propagation,BP）神经网络的电离层f_oF₂预测的精度,采用了一种改进粒子群优化神经网络的方法,对BP网络的初始权值进行优化,防止出现神经网络训练中的局部最优.通过比较基于粒子群优化的神经网络预测结果与遗传算法优化的神经网络预测结果,我们发现对于BP神经网络,两种方法都有很好的性能.此外,和电离层经验模型国际参考电离层模型（international reference ionosphere 2016,IRI2016）结果进行对比,结果表明,本文提出的自适应变异粒子群（adaptive mutation particle swarm optimization,AMPSO）优化神经网络能有效提高f_oF₂的预测精度,并在低纬地区有更好的预测效果.     

用新的实验资料分析电离层扰动对短波通信的影响

电离层的各种变化都将对无线电波的传播产生影响.通过世界上各电离层台站几十年来的工作以及各通信台站长期的经验积累,对电离层的各种规则变化已找到一定的规律性;而各种各样的不规则变化将破坏正常的规律,给短波无线电通信带来不同程度的影响,轻则通信质量下降,重则通信中断.本文在综述电离层电波传播一般规律的基础上,以新的实验资料论述了电离层扰动对短波通信的影响,并指出采用实时选频通信是解决远距离通信不畅的好办法.     

汶川8级地震前空间电离层VLF电场异常现象

基于法国DEMETER卫星记录的空间电场频谱资料,提取分析了汶川地震前可能存在的电场异常信息.首先利用轨道的重访特性分析了四川汶川8级地震前震中上空固定纬度点(31°N)的VLF电场信号2年多的正常频谱变化背景,结果显示1～6月各频点变化比较稳定,但在7～10月份各频点谱值扰动比较剧烈,存在整体幅度上升或者下降的现象,因此电场可能存在年周期变化.在背景分析的基础上,收集了2008年4月1日～5月12日震中区上空2000 km范围内所有夜间的降轨轨道在北纬31°记录的电场所有频点资料,计算结果显示震前1周内即5月6～10日相对4月份呈现明显的电场能量增强现象,增强幅度达到3σ,频率集中分布在2～6kHz范围内,异常区域的空间统计分布反映该电场增强现象位于震中以南较大范围内.这次异常发生在空间电磁活动平静时期,可能与汶川地震的孕育过程有关.最后讨论了空间地震电场异常的可能形成机理,对地震电离层耦合机理的深入认识还需要地基和空间的联合立体观测来支持.     

基于灰色理论的foF2短期预报方法

将灰色理论应用于电离层foF2的短期预报中,基于灰色距离信息熵确定样本序列最佳灰色预报长度,构建基于残差修正的预报模型,并利用中国地区多个观测站的观测数据进行检验.研究表明:平均灰色距离信息熵的计算结果反映了太阳自转的周期性影响;高纬度地区预报方法的精度高于低纬度地区,且在太阳活动较为剧烈的季节,预报方法的误差相对较大;提前1 d预报结果的平均相对残差在1 MHz以内,平均精度在90%以上.为今后电离层短期预报提供了一种新思路.     

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.     

电离层多普勒探测实验研究

为了更加深入地研究电离层的多普勒特性,采用中国电波传播研究所自主研制的电离层多普勒探测实验设备,在山东青岛以10 min工作周期观测获得中纬高频电离层多普勒频移随频率变化的结果．电离层探测中采用了独特的时间交叉技术,通过快速傅里叶变换处理,在每个探测频率上能够提供±2.5 Hz多普勒频率范围0.039 Hz的多普勒频谱分辨率．通过探测结果分析,发现白天多普勒频谱不断地发生变化,f_oF₂处的多普勒频移与f_oF₂变化率密切相关．介绍了观测到的电离层扰动及扩展F层电离图．这里介绍的时间交叉技术也适用于其它类型的电离层探测和其它方面的研究应用．     

一种基于分步线性最优估计的全球中低纬区域电离层foF2重构方法

电离层F₂层临界频率f_oF₂是短波通信、探测和电子对抗等领域最为重要的应用参数之一. 针对全球范围内电离层测高仪分布较为稀疏的特点,基于全球电离层无线电观测站（Global Ionospheric Radio Observatory,GIRO）的测高仪实测数据,采用分步线性最优估计方法对电离层CCIR/URSI系数进行调整,实现了全球中低纬区域电离层f_oF₂的重构. 对2010—2016年的电离层f_oF₂重构结果进行分析,结果表明:在纬度变化上,中纬区域重构误差要低于低纬区域;在年变化上,重构的绝对误差和均方根误差有随太阳活动强度增强而增大的趋势,重构的相对误差无明显年变化;在季节变化上,夏季重构误差最小,其他三个季节相差不大;在地方时变化上,白天的重构误差低于夜间. 总体而言,相比于国际参考电离层(international reference ionosphere,IRI)模型,电离层f_oF₂重构的绝对误差和均方根误差分别下降了约38%和34%,验证了本文方法的有效性和可靠性.     

利用高频返回散射技术探测电离层行波扰动

 电离层行波扰动(TIDs,Traveling Ionospheric Disturbances)是电离层一种周期性的电子浓度波动结构,它与上层大气内的声重力波运动有关.在前人的工作基础上,提出了利用高频返回散射技术判别TIDs的方法,建立了TIDs特征参数的理论研究方法.并通过分析多方位返回散射试验数据,研究定频返回散射回波信号群距离和跳距随时间、方位角的变化特征,提取了TIDs的运动周期、运动方向、波长等特征参数信息,从而实现对宽空间、大区域电离层波动特性的研究.     

海南地区电离层闪烁监测及初步统计分析

介绍了中国在极区的电离层闪烁观测研究工作, 通过对Sodankylä和Tromsø两个观测站2004年3月至2008年9月期间的电离层闪烁观测数据的统计分析, 给出了太阳活动低年该地区电离层闪烁的变化特征:随着太阳活动程度的降低, 闪烁事件明显减少; 由于极区与低纬地区电离层闪烁产生机制不同, 极区闪烁形态主要表现为相位闪烁, 幅度闪烁很少; 极区闪烁不只是发生在地方时的晚上, 白天也会有闪烁出现; 并且, 极区闪烁对季节没有明显的依赖关系, 可发生在任何季节; 但是, 极区闪烁事件对地磁活动存在明显的响应.