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(dòng)和地磁活動(dòng)等的影響,電離層中存在著復(fù)雜的擾動(dòng)變化。這些擾動(dòng)變化會(huì)影響無線電波的傳播,從而影響衛(wèi)星導(dǎo)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(huì)產(chǎn)生嚴(yán)重的空間天氣事件。這些現(xiàn)象具有復(fù)雜的物理過程,其機(jī)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(duì)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(xué)意義,也具有重要的應(yīng)用價(jià)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(duì)低緯度地區(qū)的電離層結(jié)構(gòu)和不規(guī)則體特性進(jìn)行了研究,包括探空火箭探測到的電離層E-F谷區(qū)特點(diǎn)和模型,低緯臺(tái)站電離層擴(kuò)展F特性及其與高緯度的比較,低緯度電離層閃爍與擴(kuò)展F相關(guān)關(guān)系,以及閃爍和擴(kuò)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(duì)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(jìn)行了分析,首次在東亞低緯度地區(qū)實(shí)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(diǎn)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(gè)新的三重Chapman層重疊模型,模型計(jì)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(shí)快速發(fā)展的電離層Chapman層所形成,而且日出時(shí)90 km高度附近的次E層的光化學(xué)反應(yīng)對(duì)E-F谷區(qū)的形成有著顯著的作用。對(duì)低緯度地區(qū)6個(gè)臺(tái)站2004年的電離層擴(kuò)展F觀測數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析,發(fā)現(xiàn)6個(gè)臺(tái)站探測到的擴(kuò)展F均為頻率型(FSF)、區(qū)域型(RSF)、強(qiáng)區(qū)域型(SSF)和混合型(MSF),沒有出現(xiàn)歧型(BSF);各類型的擴(kuò)展F發(fā)生率與該臺(tái)站擴(kuò)展F總發(fā)生率的月變化和季節(jié)變化不同,臺(tái)站之間的擴(kuò)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(kuò)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(gè)臺(tái)站的擴(kuò)展F總的發(fā)生率較高,出現(xiàn)時(shí)間較早,但3個(gè)臺(tái)站當(dāng)中離磁赤道最近的Jicamarca臺(tái)站SSF的發(fā)生率反而較低。與之相比,對(duì)高緯度地區(qū)3個(gè)臺(tái)站2006年探測數(shù)據(jù)分析的結(jié)果中,擴(kuò)展F有BSF,沒有出現(xiàn)SSF,擴(kuò)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(tái)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(dòng)變化,而低緯度臺(tái)站的頻高圖中沒有出現(xiàn)完全吸收現(xiàn)象。對(duì)南半球大洋洲的Vanimo臺(tái)站2003年探測的GPS幅度閃爍和電離層擴(kuò)展F現(xiàn)象的特性進(jìn)行了分析,并研究電離層閃爍和擴(kuò)展F的相關(guān)性,發(fā)現(xiàn)Vanimo臺(tái)站2003年探測到的擴(kuò)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(shí)間和變化趨勢,發(fā)生率的相關(guān)系數(shù)高達(dá)0.7199(p=0.0189),兩種現(xiàn)象密切相關(guān);閃爍與其他3種擴(kuò)展F沒有相關(guān)性;Vanimo臺(tái)站和海南臺(tái)站2003年的擴(kuò)展F統(tǒng)計(jì)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?jǐn)U展F類型時(shí)會(huì)得到擴(kuò)展F與閃爍相互獨(dú)立結(jié)論的原因。結(jié)合ROCSAT-1衛(wèi)星在Vanimo臺(tái)站上空實(shí)地探測的等離子體密度數(shù)據(jù)進(jìn)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(rèn)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(tái)站閃爍和ROCSAT-1衛(wèi)星實(shí)地探測數(shù)據(jù),首次發(fā)現(xiàn)了低緯度電離層閃爍和實(shí)地探測的等離子體塊(blob)同時(shí)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(diǎn)首次提供了實(shí)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(shí)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(qiáng)烈擾動(dòng);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(jī)制,認(rèn)為等離子體塊可能與東向的極化電場有關(guān),擾動(dòng)的電場引起塊中等離子體密度的擾動(dòng),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(xué)位授予單位】：中國科學(xué)院研究生院(空間科學(xué)與應(yīng)用研究中心)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：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(kuò)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(kuò)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(shí)地探測研究45-56
• 2.1 探空火箭實(shí)驗(yàn)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(jī)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(tái)站的電離層擴(kuò)展F特性研究56-86
• 3.1 臺(tái)站信息和數(shù)據(jù)56-58
• 3.2 低緯地區(qū)不同臺(tái)站擴(kuò)展F類型統(tǒng)計(jì)結(jié)果分析58-74
• 3.2.1 不同類型擴(kuò)展F的發(fā)生率62-72
• 3.2.2 不同類型擴(kuò)展F的出現(xiàn)時(shí)間72-74
• 3.3 高低緯度地區(qū)擴(kuò)展F特性對(duì)比74-82
• 3.3.1 高緯度地區(qū)擴(kuò)展F特性及其與低緯度的對(duì)比75-77
• 3.3.2 高緯度電離層對(duì)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(kuò)展F相關(guān)性研究86-101
• 4.1 臺(tái)站信息和數(shù)據(jù)86-88
• 4.2 Vanimo臺(tái)站擴(kuò)展F類型88-90
• 4.3 Vanimo臺(tái)站閃爍和擴(kuò)展F的相關(guān)性統(tǒng)計(jì)分析90-96
• 4.4 強(qiáng)區(qū)域擴(kuò)展F與等離子體泡相關(guān)性的衛(wèi)星實(shí)地探測驗(yàn)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(tái)站信息和數(shù)據(jù)101-102
• 5.2 電離層閃爍與衛(wèi)星實(shí)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(jī)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(xiàn)118-141
• 發(fā)表文章目錄141-143
• 致謝143

【參考文獻(xiàn)】

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(fēng);曾德明;胡嘯;;4GHz衛(wèi)星電視信號(hào)電離層閃爍觀測結(jié)果與分析[J];電波科學(xué)學(xué)報(bào);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(xué)學(xué)報(bào);1994年02期

本文編號(hào)：994969