【摘要】：NOAA衛(wèi)星是美國發(fā)射的一系列極軌氣象衛(wèi)星,目前有多顆衛(wèi)星同時在軌運行,星上搭載的高能粒子載荷指標完全相同,衛(wèi)星的高度相差不到50公里,降交點(軌道面與赤道面的交點)地方時分為上午和下午兩個時段,總體指標和參數(shù)具有較好的連續(xù)性,通過虛擬星座形式的彼此配合,能彌補單顆衛(wèi)星觀測在時間分辨率上的不足和缺陷,更好地實施全球觀測。從理論上來說,相近高度上的系列衛(wèi)星在相同時間段內(nèi)的觀測結(jié)果總體上應該是一致的,但是目前這方面的研究還較少。本文利用統(tǒng)計學方法,對同一時段NOAA-15、NOAA-16、NOAA-17、NOAA-18和NOAA-19五顆衛(wèi)星的高能粒子分布特征進行綜合分析,獲得空間高能粒子背景場信息,比較了NOAA系列衛(wèi)星之間高能粒子觀測結(jié)果的一致性和差異性,為分析高能粒子動力學運動特征、研究其在地震期間沉降現(xiàn)象的物理機制提供參考依據(jù);同時為我國地震電磁衛(wèi)星的高能粒子觀測提供參考樣本。在此基礎上,以印尼8.6級地震事件為例,采用多顆衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)集進行了時間序列和空間序列的異常分析,對強磁暴事件則探討了不同衛(wèi)星在磁暴發(fā)生時的響應情況。主要研究成果如下:(1)不同衛(wèi)星觀測的高能粒子通量統(tǒng)計分布特征全球基本一致,在位置上主要集中在三個區(qū)域:南大西洋異常區(qū)和南北極輻射帶。在南大西洋異常區(qū),每顆衛(wèi)星的不同方向探測器之間的高能粒子通量觀測結(jié)果基本一致;在南北極輻射帶,每顆衛(wèi)星的90度方向探測器觀測到的電子、質(zhì)子通量分布均比0度方向探測器觀測到的數(shù)據(jù)高,大約高2至3個數(shù)量級,說明90度方向探測器在高緯度地區(qū)更容易捕獲輻射帶的電子和質(zhì)子。(2)不同衛(wèi)星觀測的同期同能段的高能粒子通量數(shù)值大小基本一致。差值分析表明,NOAA系列衛(wèi)星之間在同一時段內(nèi)對同一區(qū)域觀測到的固定能量段電子通量和質(zhì)子通量數(shù)值基本一致,量級誤差不超過0.5個數(shù)量級。利用概率密度法對南大西洋異常區(qū)和南北極輻射帶分析時發(fā)現(xiàn),該區(qū)域內(nèi)固定能量段的電子和質(zhì)子的通量數(shù)值近似呈現(xiàn)正態(tài)分布。(3)基于虛擬星座的多衛(wèi)星聯(lián)合觀測更利于識別典型事件變化信息。印尼蘇門答臘地震震前數(shù)據(jù)的時間序列分析發(fā)現(xiàn),在震前3-4天,研究區(qū)出現(xiàn)了大于6倍背景值的電子通量爆發(fā)。融合五顆衛(wèi)星的觀測結(jié)果,能夠形成空間相對密集的觀測,基于空間序列分析進一步確定了電子通量爆發(fā)出現(xiàn)在震中東南方向。而對磁暴事件的分析研究表明,五顆衛(wèi)星在磁暴事件中的響應是一致的,并且在時間上與地面臺站觀測到的地磁指數(shù)(Dst)具有同步性。
【圖文】：

第二章 NOAA 系列衛(wèi)星及觀測數(shù)據(jù).1 NOAA 極軌系列衛(wèi)星NOAA 極軌系列衛(wèi)星是美國大氣與海洋管理局發(fā)射的極軌系列氣象衛(wèi)星。 1978 年第一顆 NOAA 衛(wèi)星成功發(fā)射以來，目前已發(fā)展到第 5 代。從 NOAA-15始，NOAA 系列衛(wèi)星上攜帶的都是第二代空間環(huán)境檢測器 SEM2，其中包含了等粒子探測器 MEPED，主要用來監(jiān)測空間環(huán)境中的高能電子和質(zhì)子。NOAA列衛(wèi)星的有關(guān)參數(shù)列于表 2.1。

從圖 3.1 可以看出，五顆衛(wèi)星的觀測結(jié)果總體上看是一致的，NOAA-15 到NOAA-19的0度方向探測器所觀測到的100-300keV能段的電子在全球范圍內(nèi)主要有三個集中區(qū)域，分別是南大西洋異常區(qū)（SAA）和南北極輻射帶。從位置上看，南大西洋異常區(qū)的緯度范圍分布在 40°S 至 10°N，經(jīng)度范圍分布在 90°W到 30°E 之間，近似“卵黃”形狀。南北極輻射帶分布具有對稱性，均分布在緯度范圍 60°至 80°之間，經(jīng)度上則呈連續(xù)分布，即東西半球都能觀測到南北極輻射帶。從觀測通量的數(shù)量級上來看，0 度方向探測器在南大西洋異常區(qū)觀測到的100-300keV 電子通量比在南北極輻射帶所觀測到的通量要大兩個數(shù)量級左右。在南大西洋異常區(qū)，越靠近中心區(qū)域粒子通量越高，，即其分布具有層次性。而南北極輻射帶 100-300keV 通量觀測到的粒子通量大小分布從西半球到東半球分布較為均勻，通量大小數(shù)量級基本保持在 101到 102之間。
【學位授予單位】：防災科技學院
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2019
【分類號】：P412.27

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