【摘要】：電離層的總電子含量(Total Electron Content,TEC)梯度特性多年以來一直是電離層研究方面的重要課題。本文介紹了一種基于多分辨率層析技術(shù)的TEC梯度異常探測(cè)方法,驗(yàn)證了多分辨率層析技術(shù)在磁暴時(shí)期和磁平靜時(shí)期的有效性,依據(jù)TEC梯度的范圍、成因等因素,從不同的角度出發(fā)展開對(duì)電離層TEC梯度特性的研究。首先,為了有效的探測(cè)電離層結(jié)構(gòu),介紹了基于全球定位系統(tǒng)(Global Positioning System,GPS)數(shù)據(jù)的多分辨率電離層層析成像技術(shù),并對(duì)比了單分辨率層析技術(shù)和測(cè)高儀的數(shù)據(jù),分析磁暴時(shí)期和磁平靜時(shí)期該方法的精度。結(jié)果表明:無論在磁平靜時(shí)期還是磁暴時(shí)期,多分辨率層析技術(shù)的反演精度都要比單分辨率高,可以較準(zhǔn)確的反映電離層電子密度分布情況。其次,利用多分辨率層析技術(shù)研究了電離層的TEC梯度。研究表明:磁平靜時(shí)期,低緯地區(qū)的TEC梯度在所選的四個(gè)季節(jié)的日期中都表現(xiàn)出了最強(qiáng)的梯度變化,且大都為南北梯度,中緯地區(qū)的TEC梯度變化略小,但開始出現(xiàn)不規(guī)則的局部TEC梯度,高緯地區(qū)基本沒有大范圍的TEC梯度,但局部不規(guī)則TEC梯度最多;研究磁暴和磁平靜時(shí)期的小范圍的TEC梯度時(shí),通過引入△TEC變量,分析出磁暴對(duì)小范圍TEC梯度有較大的影響,并從不同方向上對(duì)TEC梯度進(jìn)行討論;研究中國東部的TEC站間梯度異常特性時(shí),由GPS第28號(hào)衛(wèi)星觀測(cè)數(shù)據(jù)計(jì)算出香港地區(qū)電離層TEC梯度數(shù)值最高達(dá)到48.03mm/km,并就TEC梯度異常對(duì)陸基增強(qiáng)系統(tǒng)(Ground-Based Augmentation Systems,GBAS)的影響進(jìn)行討論。最后,由于電離層擾動(dòng)是導(dǎo)致TEC梯度異常的主要原因之一,因此研究了電離層擾動(dòng)中的一種——電離層行擾引發(fā)的TEC梯度異常。結(jié)果表明:磁暴時(shí)期出現(xiàn)了大尺度的電離層行擾(Large-Scale Travelling Ionospheric Disturbances,LSTID),分為兩個(gè)階段,第一階段的LSTID波長(zhǎng)為1200km左右,周期為50-60min,以350-400m/s的波速向西南方向傳播,第二階段出現(xiàn)了“超級(jí)”LSTID,覆蓋范圍巨大,波長(zhǎng)較大,并分析了電離層垂向電子密度信息,對(duì)LSTID的成因做了評(píng)估;分析TEC重構(gòu)圖時(shí)發(fā)現(xiàn),在LSTID期間對(duì)應(yīng)區(qū)域的電離層大范圍TEC異常梯度比較明顯,且LSTID的幅度越大,對(duì)TEC梯度的影響越顯著。
【圖文】：

圖 1-1 電離層分層結(jié)構(gòu)[2]-1 所示，電離層的分層結(jié)構(gòu)使得國際上將它劃分為 D 層、E 層、F F1 層和 F2 層[3]。由圖可以看出，電離層電子密度最大時(shí)的高度在際上，電離層的峰值電子密度（記為 NmF2）對(duì)應(yīng)的電離層高度（經(jīng)常處在 F2 層區(qū)域，這也是因?yàn)?F2 層是電離層所有區(qū)域中最活在電離層底部，高度范圍約為 60-90km，D 層是多原子離子“團(tuán)”的104/cm3[4]；90km 到 150km 屬于 E 區(qū)，又稱為發(fā)電機(jī)層，它的電子 層，屬于中等濃度；F 層是原子氧離子密度較大的區(qū)域，由于 F 層，電子密度一般在此區(qū)域會(huì)達(dá)到峰值。由于白天和夜晚的日照區(qū)分強(qiáng)度跟季節(jié)也有很大關(guān)系，，故此區(qū)域的電子密度數(shù)值會(huì)在不同季節(jié)當(dāng)無線電波經(jīng)過電離層時(shí)，F(xiàn) 層是影響傳播的最主要的干擾源。由

圖 2-1 測(cè)高儀單站點(diǎn)數(shù)據(jù)圖圖 2-1 為 Millstone Hill 站點(diǎn)在 2015 年 3 月 17 日的測(cè)高儀數(shù)據(jù)圖，標(biāo)出了站點(diǎn)名、間、電子密度隨時(shí)間變化、電子密度在 F1 和 F2 層的 hmF2 數(shù)值等，本文主要用到的電子密度隨時(shí)間變化的數(shù)據(jù)、hmF2 和 NmF2，其中 NmF2 數(shù)據(jù)需要用 foF2 轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)公式如下：222 1080.6foFNmF = （2.1）本文所用測(cè)高儀數(shù)據(jù)來自 LGDC（Lowell GIRO Data Center），該數(shù)據(jù)庫聯(lián)合了歐、非洲和亞洲多個(gè)站點(diǎn)源的數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)質(zhì)量具有一定可靠性。雷達(dá)是探測(cè)電離層參數(shù)變化的主要手段之一，非相干散射雷達(dá)能夠測(cè)量電子密度、子速度和電離層中電子溫度分布等表征電離層重要特性的參數(shù)，電波最高可達(dá)到00km 左右，在研究電離層特性中占有重要地位。盡管這種測(cè)量具有有限的水平分辨，但是它們的高垂向和時(shí)間分辨率可以良好的監(jiān)測(cè) TID 的波特征。相比于測(cè)高儀，非
【學(xué)位授予單位】：中國民航大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：P228.4

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9 樂子華,葉嘉駿,樂琰,王春玲;嚴(yán)重的電離層暴對(duì)短波遙測(cè)系統(tǒng)的影響分析[J];水利水文自動(dòng)化;2001年04期

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6 李祥雨;牛超;徐步云;劉代志;;中低緯度電離層暴對(duì)磁暴的響應(yīng)分析初探[A];國家安全地球物理叢書（十三）——軍民融合與地球物理[C];2017年

7 李雪t

本文編號(hào)：2604916