本文關(guān)鍵詞：低緯度地區(qū)電離層結(jié)構(gòu)和不規(guī)則體特性研究

  更多相關(guān)文章： 低緯電離層 結(jié)構(gòu)和不規(guī)則體 電離層閃爍 赤道等離子體泡 等離子體塊

【摘要】：由于太陽活動和地磁活動等的影響,電離層中存在著復雜的擾動變化。這些擾動變化會影響無線電波的傳播,從而影響衛(wèi)星導航/定位的精度、空間飛行以及各種通信鏈路等。特別是在低緯度地區(qū),電離層中的谷區(qū)結(jié)構(gòu)變化很大并且不規(guī)則體頻發(fā),往往會產(chǎn)生嚴重的空間天氣事件。這些現(xiàn)象具有復雜的物理過程,其機制問題目前仍然是空間物理和空間天氣研究的重要課題。因此對低緯度電離層結(jié)構(gòu)和不規(guī)則體的特性開展研究,不僅有著重要的科學意義,也具有重要的應(yīng)用價值。本研究利用探空火箭、電離層垂直測高儀、GPS閃爍監(jiān)測儀和ROCSAT-1衛(wèi)星的探測數(shù)據(jù),對低緯度地區(qū)的電離層結(jié)構(gòu)和不規(guī)則體特性進行了研究,包括探空火箭探測到的電離層E-F谷區(qū)特點和模型,低緯臺站電離層擴展F特性及其與高緯度的比較,低緯度電離層閃爍與擴展F相關(guān)關(guān)系,以及閃爍和擴展F與等離子體泡(bubble)和等離子體塊(blob)的關(guān)系等。主要研究工作及結(jié)果為:對海南站2011年發(fā)射的子午工程探空火箭探測得到的電離層電子密度數(shù)據(jù)進行了分析,首次在東亞低緯度地區(qū)實地探測到了電離層E-F谷區(qū),谷區(qū)的寬度是42.2 km,深度約為47.0%,密度最低點的高度是123.5 km,谷區(qū)的寬度和深度很大。利用探測結(jié)果建立了一個新的三重Chapman層重疊模型,模型計算得到的E-F谷區(qū)參量與本次探測結(jié)果符合得非常好,表明探測到的電離層E-F谷區(qū)由日出時快速發(fā)展的電離層Chapman層所形成,而且日出時90 km高度附近的次E層的光化學反應(yīng)對E-F谷區(qū)的形成有著顯著的作用。對低緯度地區(qū)6個臺站2004年的電離層擴展F觀測數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)6個臺站探測到的擴展F均為頻率型(FSF)、區(qū)域型(RSF)、強區(qū)域型(SSF)和混合型(MSF),沒有出現(xiàn)歧型(BSF);各類型的擴展F發(fā)生率與該臺站擴展F總發(fā)生率的月變化和季節(jié)變化不同,臺站之間的擴展F發(fā)生率變化也不同,體現(xiàn)了電離層現(xiàn)象的區(qū)域性特征;低緯度地區(qū)通常MSF發(fā)生較多,SSF與FSF的發(fā)生率往往接近;擴展F主要在夜間出現(xiàn),RSF和SSF主要在午夜前出現(xiàn),FSF和MSF主要在午夜后出現(xiàn);距離磁赤道較近的3個臺站的擴展F總的發(fā)生率較高,出現(xiàn)時間較早,但3個臺站當中離磁赤道最近的Jicamarca臺站SSF的發(fā)生率反而較低。與之相比,對高緯度地區(qū)3個臺站2006年探測數(shù)據(jù)分析的結(jié)果中,擴展F有BSF,沒有出現(xiàn)SSF,擴展F在白天和夜間都可以出現(xiàn),絕大多數(shù)為FSF和MSF。高緯度臺站的頻高圖中還觀測到無線電波完全吸收現(xiàn)象,完全吸收存在周日變化、季節(jié)變化和隨地磁活動變化,而低緯度臺站的頻高圖中沒有出現(xiàn)完全吸收現(xiàn)象。對南半球大洋洲的Vanimo臺站2003年探測的GPS幅度閃爍和電離層擴展F現(xiàn)象的特性進行了分析,并研究電離層閃爍和擴展F的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)Vanimo臺站2003年探測到的擴展F為FSF、RSF、SSF和MSF,沒有出現(xiàn)BSF;GPS幅度閃爍(S4≥0.3)與SSF有相似的發(fā)生時間和變化趨勢,發(fā)生率的相關(guān)系數(shù)高達0.7199(p=0.0189),兩種現(xiàn)象密切相關(guān);閃爍與其他3種擴展F沒有相關(guān)性;Vanimo臺站和海南臺站2003年的擴展F統(tǒng)計表明SSF在各季節(jié)發(fā)生率所占比例低于35%,這是不區(qū)分擴展F類型時會得到擴展F與閃爍相互獨立結(jié)論的原因。結(jié)合ROCSAT-1衛(wèi)星在Vanimo臺站上空實地探測的等離子體密度數(shù)據(jù)進行分析,給出了閃爍和SSF均由赤道等離子體泡(bubble)引起的直接證據(jù)。通常認為,低緯度電離層閃爍由赤道等離子體泡所引起。本文根據(jù)低緯Vanimo臺站閃爍和ROCSAT-1衛(wèi)星實地探測數(shù)據(jù),首次發(fā)現(xiàn)了低緯度電離層閃爍和實地探測的等離子體塊(blob)同時出現(xiàn)的現(xiàn)象,為低緯度電離層閃爍也可由等離子體塊所引起的觀點首次提供了實地觀測的直接證據(jù)。結(jié)果還顯示,在等離子體塊出現(xiàn)期間同時出現(xiàn)了SSF現(xiàn)象;探測到的等離子體塊在F層高度,特征尺度為800 km,塊中的等離子體密度強烈擾動;等離子體塊主要由來自低層的O+離子上升所形成。研究還分析了等離子體塊引起閃爍的機制,認為等離子體塊可能與東向的極化電場有關(guān),擾動的電場引起塊中等離子體密度的擾動,從而引發(fā)閃爍。
【關(guān)鍵詞】：低緯電離層 結(jié)構(gòu)和不規(guī)則體 電離層閃爍 赤道等離子體泡 等離子體塊
【學位授予單位】：中國科學院研究生院(空間科學與應(yīng)用研究中心)
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：P352
【目錄】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 低緯度地區(qū)電離層結(jié)構(gòu)和不規(guī)則體概述12-45
• 1.1 電離層概述12-19
• 1.2 電離層谷區(qū)19-27
• 1.3 低緯度電離層擴展F27-33
• 1.4 低緯度電離層閃爍33-35
• 1.5 低緯度電離層等離子體密度泡（bubble）和塊（blob）35-40
• 1.6 低緯度電離層閃爍與擴展F的相關(guān)性40-42
• 1.7 可以研究的問題42-43
• 1.8 本文研究的內(nèi)容43-45
• 第二章 電離層E-F谷區(qū)的實地探測研究45-56
• 2.1 探空火箭實驗和數(shù)據(jù)45-47
• 2.2 電離層E-F谷區(qū)的探測結(jié)果分析47-50
• 2.3 E-F谷區(qū)的模型與機制研究50-54
• 2.4 本章小結(jié)54-56
• 第三章 低緯度地區(qū)不同臺站的電離層擴展F特性研究56-86
• 3.1 臺站信息和數(shù)據(jù)56-58
• 3.2 低緯地區(qū)不同臺站擴展F類型統(tǒng)計結(jié)果分析58-74
• 3.2.1 不同類型擴展F的發(fā)生率62-72
• 3.2.2 不同類型擴展F的出現(xiàn)時間72-74
• 3.3 高低緯度地區(qū)擴展F特性對比74-82
• 3.3.1 高緯度地區(qū)擴展F特性及其與低緯度的對比75-77
• 3.3.2 高緯度電離層對無線電波的完全吸收77-82
• 3.4 本章小結(jié)82-86
• 第四章 低緯度地區(qū)電離層閃爍與擴展F相關(guān)性研究86-101
• 4.1 臺站信息和數(shù)據(jù)86-88
• 4.2 Vanimo臺站擴展F類型88-90
• 4.3 Vanimo臺站閃爍和擴展F的相關(guān)性統(tǒng)計分析90-96
• 4.4 強區(qū)域擴展F與等離子體泡相關(guān)性的衛(wèi)星實地探測驗證96-98
• 4.5 本章小結(jié)98-101
• 第五章 低緯度地區(qū)電離層閃爍與等離子體塊相關(guān)性研究101-111
• 5.1 臺站信息和數(shù)據(jù)101-102
• 5.2 電離層閃爍與衛(wèi)星實地探測的等離子體塊相關(guān)事件分析102-104
• 5.3 低緯電離層閃爍物理機制分析104-108
• 5.4 本章小結(jié)108-111
• 第六章 總結(jié)與展望111-118
• 參考文獻118-141
• 發(fā)表文章目錄141-143
• 致謝143

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 前2條

1 朱太平;王椿年;孫環(huán)風;曾德明;胡嘯;;4GHz衛(wèi)星電視信號電離層閃爍觀測結(jié)果與分析[J];電波科學學報;1992年03期

2 張順榮，，黃信榆;電離層峰下結(jié)構(gòu)的數(shù)值模擬[J];空間科學學報;1994年02期

本文編號：994969