2000 年 7 月 14 日非常强烈的太阳耀斑导致电离层总电子含量突然增加

2000 年 7 月 14 日非常强烈的太阳耀斑导致电离层总电子含量突然增加

一、The sudden increase in ionospheric total electron content caused by the very intense solar flare on July 14, 2000(论文文献综述)

吴梦瑶[1](2021)在《台风路径电离层TEC的异常分析》文中研究表明电离层是地球环境中的重要组份,对人们的生产生活产生着利弊共存的影响。为了更好地发挥电离层的优势作用,规避其发生扰动时产生的不利影响,电离层研究成为了一项热门课题。电离层电子浓度总含量是指单位面积内电子浓度沿高度的积分,常常被用来描述电离层形态,表征电离层的变化。分析电离层电子浓度总含量的变化规律,是分析电离层时空分布特征的一个重要角度。电离层的状态受到多种因素的影响,台风是引起电离层扰动的因素之一。以台风事件为基础,选择电离层电子浓度总含量作为表现电离层状态变化的重要参数,重点研究台风过境前后,其路径上空电离层的异常特征,探寻期间电离层电子浓度总含量的时空变化规律,为进一步描述台风和电离层之间的耦合关系提供参考。本文主要研究工作及所得结果如下:(1)介绍了电离层TEC数据的选择、采集与预处理方法。基于国际GNSS服务组织发布的全球总电子含量格网数据展开研究,该数据空间分辨率上,经度跨度为5°,纬度跨度为2.5°,时间分辨率为2 h;采用双线性插值方法进行预处理,计算出台风路径参考点位置处的电离层TEC数值。(2)研究台风期间路径电离层TEC时间序列的异常特征。详细介绍了滑动四分位距方法的理论依据,并介绍了使用滑动四分位距法对研究时段内电离层TEC数据进行异常提取和异常甄别的原则。对2016-2020年五年内发生的十次台风事件其路径电离层TEC时间序列的异常提取研究结果发现:电离层TEC异常最早在台风起编前7日就已出现,最晚可持续到台风消失后1日;异常出现在0:00-8:00UTC和18:00-22:00 UTC的频率最高;台风起编日之前较起编日之后对电离层的影响更大、更明显;TEC异常的异常属性是不确定的,多数TEC异常属性是正、负共存的,该情况下研究时段内最大异常值的异常属性均为负异常。(3)研究台风期间路径电离层TEC空间分布的异常特征。基于对电离层TEC时间序列异常的分析,进一步研究了台风期间路径电离层TEC异常的空间分布。研究发现:异常区域随时间的推移整体自东向西移动,且异常区域会与台风路径高度附和,直观地证明台风天气的发生,对电离层一定是有影响的;从空间分布的提取结果来看,单日出现异常的具体时段与时间序列异常探测结果高度相同,发生在18:00-22:00 UTC的频率最高;异常变化率数值伴随着异常区域的扩大而增加,峰值出现在当日异常区域范围最大的时刻频率最高,且出现在18:00 UTC的频率最高;当日相对变化率峰值出现在台风路径上或台风路径的西南方向频率最高,出现的具体位置差异可能与台风自身风速、移动路径等因素有关。(4)研究相同等级的台风其路径电离层TEC异常特征规律。以台风最高风力为视角,对比相同等级的台风对其路径电离层造成的影响,研究发现:同一风力强度的台风,生命周期越长,对电离层影响的强度越低,变化率峰值越低;同一风力强度的台风,若生命周期为普遍的5-8日,TEC相对变化率这一参量所表现出的结果非常相似。

赵坤娟[2](2020)在《基于iGMAS的电离层监测和评估方法研究》文中认为电离层对卫星信号的影响一直是全球卫星导航系统GNSS(Global Navigation Satellite System)数据处理中主要的误差源之一。基于GNSS的电离层研究主要包括电离层延迟监测方法研究,建模和预报研究,以及电离层产品的应用。随着我国北斗卫星导航系统BDS(Bei Dou Navigation Satellite System)全球组网建设完成,使得基于GNSS的电离层研究有了更多的机遇和可能性。一方面,北斗系统的星座不同于其他卫星导航系统,在赤道上空包含特有的地球静止轨道GEO(Geostationary Earth Orbit)卫星,可实现高精度电离层延迟监测;另一方面,我国建立了独立的国际GNSS监测评估系统(international GNSS Monitoring and Assessment System,i GMAS),使得研究电离层有了可靠的数据支撑和分析基础。因此本文依托i GMAS重点开展了北斗GEO卫星的电离层监测、北斗全球广播电离层延迟修正模型BDGIM(Bei Dou Global broadcast Ionospheric delay correction Model)评估、i GMAS电离层产品长期预报方法研究。论文研究结果可促进i GMAS监测系统的完善和发展,为我国北斗卫星导航系统和电离层相关技术的发展和应用提供支撑。论文研究的主要成果和创新点如下:(1)利用北斗GEO卫星对地静止的特性,基于近几年的观测数据和频间偏差产品,开展了固定穿刺点处电离层TEC的连续监测试验研究。BDS特有的GEO卫星和地面站相对位置固定,其电离层穿刺点几乎固定不变,可对固定穿刺点处电离层进行连续不间断监测。因此论文提出利用GEO卫星双频观测数据对固定穿刺点处电离层TEC监测的方法。首先通过比较北斗码伪距和载波相位观测值的不同组合,分析得到B1&B2双频组合计算电离层延迟为最优组合。然后采用相位平滑伪距方法计算电离层延迟TEC,相较其他电离层数学模型,该方法的优点是不会引入模型误差,连续三年监测结果与IGS格网产品比较误差约为2TECU。最后利用GEO电离层连续的监测结果,分析了太阳活动的电离层响应特征。(2)在北斗三号全球系统开通之前,基于i GMAS全球跟踪网等数据,以GNSS多系统的事后精密电离层产品和双频实测电离层产品为参考,开展了北斗电离层模型(BDGIM)评估方法研究和实际的试验评估,并与其他广播电离层模型进行了比较分析。评估结果表明:a)与BDSKlob相比BDGIM模型在性能上有了较大提升,电离层改正精度大约提高了20%,并弥补了BDSKlob模型在高纬度和两极区域异常的缺点;b)BDGIM模型和GPSKlob模型相比,模型参数更新率快,对全球范围内的电离层延迟描述更精确,北半球和赤道区域的电离层改正优势明显,南半球中纬度区域和GPSKlob模型精度相当,南半球高纬度区域会出现精度略逊于GPSKlob模型;c)BDGIM模型在电离层平静时期和春季异常时期的表现都优于BDSKlob、GPSKlob模型,在较长时间尺度上BDGIM模型也是可靠的。d)通过与双频实测电离层的对比,BDGIM的差值STD约为1~2.5 TECU;BDSKlob的差值STD约为2~3 TECU,GPSKlob的差值STD约为1.7~6.8 TECU。(3)基于i GMAS电离层产品研究了电离层TEC的长期预报方法,提出了电离层TEC的直接序列预报方法和间接系数预报方法,并对实际预报效果进行了验证。研究电离层TEC的长期预报方法,对于卫星导航系统自主运行,以及相关科学研究等具有重要意义。直接序列预报方法是利用自回归滑动平均ARMA(p,q)模型直接对每个格网点上的电离层VTEC序列进行预报,而间接系数预报方法是将电离层VTEC转换成球谐系数后,对球谐系数序列应用ARMA(p,q)模型进行预报。利用i GMAS电离层产品对提出的两种方法进行检验和比较,结果表明,在15天以内,上述两种方法的预报结果较好,和参考值比较具有很好的一致性,预报值和参考值之差小于3 TECU的格网点数占比75%以上,在每天太阳直射阶段和参考值的差值略大,在4 TECU以内,超过15天时,间接系数预报方法的精度略高于直接序列预报方法。通过6次30天的预报得到的2019年下半年结果显示,两种方法电离层预报的精度基本在80%以上。另外,直接序列预报方法适用于区域性预报,间接系数预报方法适用于全球性预报;临时预报采用直接序列预报方法较为省时,而连续自动化预报采用间接系数预报方法更省时省存储空间。

庞国强[3](2020)在《多GNSS监测系统测试与异常空间环境检测》文中认为随着全球导航卫星系统(Global Navigation Satellite System,GNSS)的发展,对异常空间环境的检测成为了研究的热点。国内外学者已经对空间环境的检测做了大量的研究,运用全球导航卫星系统进行异常空间环境检测具有很大的优势。空间目标、太阳活动和地磁活动对空间环境中的电离层影响很大,所以研究空间环境中的电离层是检测异常空间环境的关键。本文首先对多GNSS监测系统进行测试,制定测试方案,在保证系统正常运行的前提下,然后利用电离层垂直总电子含量(Vertical Total Electron Content,VTEC)的变化率和电离层VTEC时间序列检测异常空间环境,最后本文通过电离层电子含量的变化率和电离层VTEC时间序列检测异常的空间环境。本文主要从以下几个方面展开研究:1、空间环境中电离层会受到很多因素的影响,其中太阳活动对空间环境的影响最为剧烈,地磁活动也会对电离层产生影响,而且电离层也会出现不同的电离层异常现象,空间目标也会对空间环境产生一定的影响。2、通过对空间环境中电离层反演的研究,阐述了在电离层反演过程中会受到的误差影响,并通过实验验证了电离层反演过程获得卫星硬件延迟和接收机硬件延迟与国际GNSS服务机构(International Globa1 Navigation Sate1lite System Service,IGS)的数据进行差值,差值变化也很小。3、通过对国内外研究学者对系统测试的研究工作进行总结,制定多GNSS监测系统的测试方案,其中包括多GNSS监测系统性能测试方案、完好性测试方案和信号质量监测测试方案。给出了基于多GNSS监测系统的空间环境检测网络和检测空环境的流程,建立保证多GNSS监测系统正常运行的测试过程。4、通过太阳活动和地磁活动指数反映太阳和地磁活动情况,研究2011年2月15日太阳耀斑对空间环境电离层的影响,以电离层VTEC时间序列检测电离层的VTEC异常变化,以电离层VTEC二维分布图展示太阳耀斑爆发前后全球电离层的变化情况,以电离层VTEC变化率检测太阳耀斑引起电离层变化的具体时间。通过地磁活动指数反映地磁活动情况,研究2015年12月20日磁暴对空间环境电离层的影响,以电离层VTEC时间序列检测电离层VTEC异常变化。通过对电离层的变化情况可以检测太阳耀斑和磁暴引起的异常空间环境变化。5、研究引起空间环境的异常变化的因素,通过分析电离层变化检测异常空间环境,利用电离层VTEC时间序列检测空间环境是否出现异常,利用太阳活动和地磁活动指数反映其活动平静,以电离层VTEC变化率检测出现较小的异常空间环境变化,验证了2006年1月24有火箭发射。火箭发射时间与电离层VTEC变化率时间一致,验证了以电离层VTEC的变化可以检测异常的空间环境。因此,通过电离层VTEC的变化检测异常空间环境方法是可行的。

何宇飞[4](2020)在《基于SWARM和DEMETER卫星电子密度数据的地震电离层现象研究》文中认为地震电离层现象是地震孕育过程中所发生的复杂物理或化学过程在电离层中的响应。自上世纪60年代以来,这种现象被不断地报道,引起越来越多关注,被认为是用于监测地震活动的比较有前景且有效手段之一。近年来随着空间探测技术的发展,许多国家已经发射了专用于地震监测的卫星,实现了在卫星高度上的电离层原位测量,开展了大量地震电离层现象的研究工作,并取得了一定的研究成果。但由于地震的复杂特性,电离层的高动态变化,观测数据的多源性,分析方法的差异,至今关于地震电离层耦合机制尚未得到统一的认识,将地震电离层现象应用于地震预报预测中依然是个很大的难题。因此,还需要更多的研究开展,去发现具有明显的短临特性,探索地震孕育与电离层变化之间的内在规律。法国于2004年发射了世界上第一颗专门服务于地震和火山监测的DEMETER卫星,获得了大量的观测资料,开创了地震电离层现象研究的新局面。欧洲航天局于2013年又成功发射了由三颗卫星组成SWARM卫星星座,开启了空间立体式同步观测,大大的提高了观测效率和观测数据的空间分辨,也为地震电离层现象的研究提供了一种新的途径。本论文基于两种不同轨道运行方式的DEMETER单颗卫星和SWARM星座三颗卫星观测数据,分别利用不同的分析方法开展地震电离层现象的研究工作,探索不同轨道运行方式下卫星电离层观测资料的背景信息,尝试针对单颗卫星和星座多颗卫星的电离层观测数据异常信息的提取方法,并基于不同的扰动参数,开展震例和统计研究,取得了如下新的认识和结论:(1)对以往地震电离层现象研究中的震例研究和统计研究结果进行系统的归纳和总结,获得了关于地震电离层现象的一些规律性的认识,即地震电离层异常出现在震前的时间随着震级的增大而增长,电离层异常现象出现的震中距随着震级的增大而增大,地震电离层异常主要分布在地震震中南北两侧。(2)基于DEMETER卫星和SWARM星座观测数据,从空间分布和时间序列两个方面进行观测数据背景分析,得到观测数据空间分布随月份、季节及年度的变化,观测数据的时间序列存在的多种周期成分,并随着纬度的变化起主导的周期有所差异。在地磁纬度位于-10°~10°的范围内,卫星高度的电离层中也发现了F2层中存在的“年度异常”、“半年度异常”、“春秋分不对称异常”等现象。同纬度不同经度研究区域的时序曲线具有较好的相关性,且夜间的时序曲线相关更好。不同轨道高度的两颗卫星观测数据空间分布特征基本一致,数值差异较大。相邻轨道的两颗卫星观测数据的空间分布特征一致,但在正午时段磁赤道两侧,两星观测数据存在显着差别。(3)基于DEMETER卫星观测数据,对其运行期间全球7级以上和我国大陆6级以上的地震开展震例研究,发现有70%以上的地震能观测到震前异常变化,有增强的异常,有减弱的异常,并以增强异常为主。对多地震事件综合分析的结果显示,在震中区域存在着增强的异常变化,并且该异常变化主要集中出现在震前0~25天。依据地震参数分类的统计得到异常随震级增大其幅度增强,随震源深度增加异常减弱,并且南北半球的异常位置也有所不同。利用统计分析的方法尝试对异常进行定量的评估,异常具有大于3σ的显着特性,并利用随机事件的分析结果,对综合分析和统计分析的结果进行检验,验证了异常与地震事件的相关性。(4)基于SWARM星座观测数据,提取了轨道观测中的快速扰动变化,对典型的震例进行震例分析,并探寻该类型扰动与地震的相关性。利用SWARM三颗卫星轨道的差异,对扰动在空间存在的范围及其可能的空间传播特征进行分析和计算,辨别其是否与地震孕育有关的电离层扰动现象。为进一步证实该类扰动与地震的相关性,对地震区和非震区、地震前和地震后的该类扰动进行对比分析,结果表明震区与非震区扰动的差别不显着,震前扰动相对于震后扰动在次数上具有优势,而相近数量的随机事件分析结果,震前震后扰动次数相近,说明与地震的震前活动有一定的关联。(5)对比单颗卫星和星座观测的结果,对未来基于卫星星座的地震电离层现象研究,提出更有助于认识电离层背景变化特征,有利于识别地震电离层现象的星座轨道设计方案,为我国未来基于卫星星座的地震电离层现象研究及其在防震减灾工作中的应用提供参考。

田昂昂[5](2020)在《太空飞行器发射引起的中低纬电离层变化特征研究》文中进行了进一步梳理与太空飞行器(火箭、弹道导弹等)发射相关的人类活动能显着地影响电离层的电子密度。电离层电子密度的变化会影响地面短波通信和GNSS(Global Navigation Satellite System,即全球导航卫星系统)的正常运行,给人们的日常生活和社会生产带来不便。随着航天技术的进步和太空活动的日益增加,越来越多的航天器通过运载火箭被发送到太空,对地球电离层的空间环境造成了一定程度的影响,由火箭发射诱发的空间天气现象现已成为研究的热点。为了研究较为常见的火箭发射活动对中低纬电离层的影响,本文开展了以下工作。首先针对美国联合发射联盟公司网站上公布的2013年12月至2019年12月期间的58个火箭发射事例和美国太空探索技术公司网站上公布的2013年12月至2019年12月期间的71个火箭发射事例(共129个火箭发射事例,其中,火箭发射发生在地方时夜间的事例为75个,火箭发射发生在地方时白天的事例为54个),利用欧洲航天局提供的Swarm卫星观测数据(2 Hz朗缪尔探针观测数据和16 Hz电子密度观测数据)和Madrigal数据库提供的DMSP(Defense Meteorological Satellite Program,即国防气象卫星计划)卫星观测数据(电离层电子密度、电子温度、离子成分和离子漂移速度数据),分析了每次火箭发射后Swarm卫星和DMSP卫星观测到的由火箭发射引起的中低纬电离层异常现象。然后,对于Swarm卫星和(或)DMSP卫星观测到火箭发射引起中低纬电离层异常现象的所有火箭发射事例(共15个火箭发射事例),利用Madrigal数据库提供的全球电离层VTEC(Vertical Total Electron Content,即垂直总电子含量)数据分析了受火箭发射影响区域内的电离层VTEC的变化特征。本文发现,火箭在地方时夜间发射不会引起显着的电离层异常变化,火箭在地方时白天发射会引起显着的电离层异常变化。本文的主要工作和研究结果总结如下。一、针对129个火箭发射事例,逐一分析了每次火箭发射后的Swarm卫星观测数据,共发现12个Swarm卫星观测到由火箭发射引起的中低纬电离层异常现象的火箭发射事例,这12个事例的火箭发射时间均为地方时白天。针对这12个火箭发射事例,利用Swarm卫星2 Hz朗缪尔探针观测数据和16 Hz电子密度观测数据分析了每次火箭发射对电离层造成的影响,分析结果如下。1.在火箭发射后2小时,火箭尾气引起的电离层电子密度耗空沿纬度方向分布的范围约为1000 km,在地方时白天(即存在光电离作用的情况下),火箭发射后随着时间的推移,电子密度耗空沿纬度方向分布的范围逐渐减小,5小时后减小至约300km。2.在地方时白天,在火箭发射后5小时,火箭发射引起的电子密度耗空区域中心位置处的电子密度仍然比背景电子密度低0.1×1011 m-3–0.3×1011 m-3(即低约10%)。3.分析Swarm卫星16 Hz电子密度观测数据后发现,在火箭尾气引起的电离层电子密度耗空区域内,电子密度随纬度变化的曲线十分平滑,没有水平尺度大于1 km的电子密度亚结构。4.与背景电子温度相比较,在火箭尾气引起的电离层电子密度耗空区域内的电离层电子温度显着升高。5.分析Swarm卫星2 Hz电子温度观测数据后发现,在火箭尾气引起的电离层电子温度升高区域内,电子温度随纬度变化的曲线十分平滑,没有水平尺度大于8 km的亚结构。6.在火箭发射后2小时,火箭尾气引起的电离层异常区域中心位置处的电子温度比背景电子温度高0.2×103 K–0.4×103 K(即高10%),火箭尾气引起的电子温度升高在火箭发射后3–4小时基本恢复至与背景电子温度相同。二、针对129个火箭发射事例,逐一分析了每次火箭发射后的DMSP卫星观测数据,共发现7个DMSP卫星观测到由火箭发射引起的中低纬电离层异常现象的火箭发射事例,这7个事例的火箭发射时间均为地方时白天。在这7个事例中,有4个事例是DMSP卫星和Swarm卫星在不同高度观测到了由同一枚火箭发射引起的中低纬电离层异常现象,其他3个事例是仅有DMSP卫星观测到了火箭发射引起的中低纬电离层异常现象。然后,本文针对上述7个火箭发射事例,利用DMSP卫星沿卫星轨迹得到的电离层电子密度、电子温度、离子成分和离子漂移速度数据分析了每次火箭发射对电离层造成的影响,分析结果如下。1.分析DMSP卫星和Swarm卫星在不同高度观测到由同一枚火箭发射引起的中低纬电离层异常现象的4个火箭发射事例后发现,DMSP卫星在火箭尾气引起的电离层异常区域中心位置处观测到的电子密度下降幅度(约0.03×1011 m-3–0.05×1011 m-3)比Swarm卫星观测到的电子密度下降幅度(约0.2×1011 m-3–0.5×1011 m-3)低一个数量级。2.在DMSP卫星的轨道高度(即距地面850 km),在火箭尾气引起的电离层异常区域中,O+离子密度的下降幅度占总离子密度的下降幅度的98%以上,这表明在距地面850 km高度的电离层中,主要离子是O+离子。3.在DMSP卫星的轨道高度,在火箭发射后50–60分钟,与背景电离层离子漂移速度相比较,火箭尾气引起的电离层异常区域中的垂直方向离子漂移速度(简称垂直离子漂移速度)向下增加了30–40 m/s(即增加了60%–80%),但水平方向离子漂移速度无明显变化。4.在DMSP卫星的轨道高度,在火箭发射后约2小时,火箭尾气引起的电离层异常区域中的垂直离子漂移速度恢复至与背景电离层垂直离子漂移速度相同。三、针对上述Swarm卫星和(或)DMSP卫星观测到地方时白天的火箭发射引起的中低纬电离层异常现象的所有火箭发射事例(共15个事例),逐一分析了每次火箭发射后的全球电离层VTEC数据,共发现4个检测到了火箭发射引起的VTEC耗空现象的火箭发射事例,这4个事例的火箭飞行轨迹均离陆地较近。针对上述4个事例,利用全球电离层VTEC数据分析了每次火箭发射对电离层VTEC造成的影响,分析结果如下。1.火箭发射后约10分钟,沿火箭飞行轨迹,在最靠近火箭发射地点上空的电离层VTEC最先出现明显的耗空现象,VTEC耗空区域在水平方向上的空间尺度为150–300 km,与背景相比,VTEC的下降幅度约为1 TECU(即下降5%)。2.在火箭发射后20–30分钟,火箭发射引起的电离层VTEC耗空区域的水平方向分布范围和下降幅度达到最大。以火箭轨迹为中心,VTEC耗空区域的水平方向空间尺度为700–1000 km。与背景相比,VTEC的下降幅度为4–6 TECU(即下降20%–30%)。3.在地方时白天,火箭发射引起的电离层VTEC耗空在维持最大下降幅度一段时间(约30–50分钟)后,在光电离的作用下开始逐渐恢复。在火箭发射后2小时内,受火箭发射影响区域内的电离层VTEC比周围未受影响区域内的电离层VTEC低2–8 TECU。4.在地方时白天,在火箭发射后约2小时,火箭发射引起的电离层VTEC耗空恢复至火箭发射前的水平。5.在地方时白天,在火箭发射后约3小时,火箭发射引起的电离层VTEC耗空基本恢复至与附近未受火箭发射影响区域的电离层VTEC相同。本文的研究结果表明,在地方时白天(即存在光电离作用的情况下),火箭发射后2小时内,受火箭发射影响的区域(其水平方向空间尺度约为700–1000 km)内的电离层VTEC比周围未受影响区域内的电离层VTEC低2–8 TECU,因此,在火箭发射造成的电离层VTEC耗空区域内,GNSS单频定位用户的伪距测量误差会增加0.3–2.3 m。

周金宁[6](2020)在《北斗广播电离层模型的评估与改进分析》文中提出电离层延迟是目前卫星导航定位系统中最显着的误差源之一,对卫星授时、定位、导航等应用都会造成影响。双频/多频用户可以通过组合观测值改正电离层,对单频GNSS用户而言,需要电离层模型进行改正。为了满足实时单频BDS用户和科研工作者的需求,北斗导航系统播发广播电离层模型用以改正电离层延迟,目前同时播发Klobuchar模型与BDGIM模型(其中北斗二号卫星和北斗三号卫星同时播发BDS Klobuchar模型,建模算法相同但模型参数存在明显差异,故评估时作为两种模型)。为评估北斗广播电离层模型的精度并加以改进,本文开展了一系列的研究工作。本文的主要工作如下:1.详细介绍了北斗卫星导航系统提供的三种广播电离层模型播发现状,并对北斗电离层模型存在的参数异常情况进行了评估工作。其结果表明,在同一历元,i GMAS观测站可最多接收到12组不同的电离层模型参数,使用异常模型带来的改正误差最多可达855 TECU,对定位精度造成不可忽视的影响。针对北斗电离层模型的参数异常情况,本文提出多数投票法进行星历文件中的电离层模型合并,经评估,可得到较好的改正效果。2.以CODE模型获取的穿刺点处的VTEC信息作为参考,评估了北斗广播电离层模型在2017-2019年间的改正性能。其结果表明,在亚太区域范围内,北斗电离层模型表现出明显的季节特性及纬度特性,BDGIM略优于BDS K8模型,而BDS-2 K8模型与BDS-3 K8模型的精度相近。在全球范围内,BDGIM模型在各个纬度上都明显优于BDS K8模型。基于测站天顶方向导出的实测TEC信息进行评估,以及测站实测UERE评估的结果,与此结论一致。3.本文以2017年9月6日的太阳风暴为例,分析了太阳风暴期间电离层TEC的扰动情况以及北斗电离层模型对太阳风暴的响应。其结果表明,太阳风暴期间全球电离层TEC受到明显正扰动,扰动量最大可达53 TECU,BDS K8模型和BDGIM模型均出现明显的性能下降,BDGIM模型受模型影响更为明显。进一步基于测站天顶方向以及模型导出的TEC和ROT进行评估的结果表明,BDS K8模型能够对太阳风暴做出一定响应,但响应时间相对于真实时间有延迟,BDGIM模型对太阳风暴基本没有响应。说明在对太阳风暴的响应上,BDS K8模型要优于BDGIM模型。4.针对BDS K8模型存在的不足之处,本文通过对电离层周日变化参数及原Klobuchar模型参数的分析,通过参数重配置,在不增加新参数的前提下,对BDS K8模型进行了改进。在建模过程中,通过构造损失函数提取周日参数,并通过最小二乘法由周日参数拟合得到新的模型参数。评估结果表明,新模型在高纬度地区的精度有明显改善。

向亮[7](2019)在《洋陆俯冲带地震多物理场异常信息提取与分析》文中认为地震作为突发性、难以预测性、强破坏性的自然灾害之一,一直以来是各国学者研究的热点、重点、难点。洋陆俯冲带是全球构造活跃、地质构造复杂、地震频发的区域,全球的大地震几乎都发生在这些俯冲带。在俯冲带地震孕育过程中,常伴随着俯冲带重力场、电磁场、热场等地球物理场变化,如何从海量的卫星遥感数据与多源同化数据中准确提取俯冲带地震震前多物理场异常信息成为地震前兆研究的关键,同时也为地震预警工作提供了更多的理论支撑以及方法指导。本文以智利俯冲带为研究对象,分别以2010年2月27日智利8.8级地震、2014年4月1日智利8.2级地震以及2015年9月16日智利8.3级地震为研究震例,利用多源数据资料,采用不同的方法对三次地震前热场多参量以及电离层电子总量TEC(Total Electron Content)异常信息进行了探测与分析。(1)利用小波变换与交叉小波变换分析震前2个月潜热通量与海表温度情况,发现在智利地区三次地震前潜热通量与海表温度均出现高功率信号成分,信号周期主要分布在20天周期与32天周期之间,且潜热通量的高功率信号出现时间略晚于海表温度。对比分析不同地理位置海表温度与潜热通量小波功率谱情况,发现此信号主要在震中附近被检测到,与地震有较好的时空相关性;结合震前震中附近的上升流指数与叶绿素浓度的情况,理论上上升流给海面带来温度较低的冷水,不利于叶绿素浓度增长,然而三次地震前发现在震中附近上升流指数与叶绿素浓度均出现异常增加变化,因此初步认为三次震前洋面局部热场异常的能量来自海底构造热源,可能与接下来的地震有关。(2)为了提取陆面构造热信息,本文利用MODIS地表温度产品,采用原地温度场法去除大尺度的大气环流异常与小尺度的人类活动影响,提取三次地震前构造热信息,发现在三次地震前均交替出现多次冷热异常条带,且异常条带的分布与俯冲区构造基本平行,主要分布在俯冲造山带。(3)尝试构建一个考虑了太阳活动与地磁活动影响的TEC非震动态背景场。对比分析本文提出的非震动态背景与传统的滑动时窗背景的TEC残差情况,结果显示,滑动时窗背景法的TEC残差存在明显的月周期与半年周期,这对后续电离层异常探测将会造成重要影响。同时,利用本文提出的非震动态背景对智利地区三次8.0级以上地震的电离层TEC异常进行探测,在三次地震前7天均探测到多次不同程度的异常扰动,其中2010年智利8.8级地震与2014年智利8.2级地震异常主要表现为正异常扰动,且伴随着短暂的负异常扰动,而在2015年智利8.3级地震前主要探测到负异常扰动。三次地震前探测的异常中心相对于震中向赤道方向偏移,且在震中磁共轭区域也检测到相似的扰动情况。

傅帅[8](2019)在《基于iPATH模型的日冕物质抛射驱动激波加速粒子的动力学研究》文中指出近几十年,人类航空事业蓬勃发展,深空探测逐渐成为世界各国关注的焦点,近地空间高能粒子辐射环境对人类航空航天活动的影响日益凸显。高能粒子在行星际空间中加速与传播的研究愈发受到重视,并已成为日地空间物理中的一个热点问题。行星际空间中充斥着多种高能粒子,包括太阳高能粒子(Solar Energetic Particle,SEP)、银河宇宙线(Galactic Cosmic Ray,GCR)、异常宇宙线(Anomalous Cosmic Ray,ACR)等。缓变型SEP事件因持续时间长、强度高、引发的危害巨大而备受关注,对其研究具有深刻的现实与科学意义。在不考虑太阳风沿经度方向变化的前提下,本文利用黄道面内的二维日球层粒子加速与传播模型(improved Particle Acceleration and Transport in the Heliosphere,iPATH),研究了背景太阳风达到径向稳态时日冕物质抛射(Coronal Mass Ejection,CME)驱动激波对行星际空间中粒子的加速及传播过程的影响。主要研究内容和结果如下:(1)在黄道面内对一次理想快速CME(~1500 km/s)驱动的激波加速粒子事件进行了数值模拟,计算了激波面上的激波参数(压缩比,速度,激波角θBN)和粒子最高能量。结果表明,激波参数的变化显着依赖于经度变化,鼻区附近的激波速度最快,强度最强,对粒子的加速效率也最高。随着CME向外传播,激波速度逐渐降低,强度也在逐渐减弱。不同空间位置处粒子强度-时间曲线和能谱的模拟结果与飞船/卫星观测到的SEP经向扩展以及SEP衰减阶段的“蓄水池”特征基本一致;(2)对发生在2012年7月23日的一次强度极强、速度超快的CME事件进行了模拟。这次事件由STEREO-A、STEREO-B和ACE卫星联合观测,CME中心朝向STEREO-A卫星,另外两颗卫星基本未受影响。模型结果给出了三颗卫星所在位置的质子强度曲线。模拟结果中,STEREO-A位置的粒子强度曲线量级和演化趋势都比较接近STEREO-A/HET仪器的观测,激波到达与离开STEREO-A的时间也与观测吻合;对于在ACE和STEREO-B位置处质子通量的模拟在趋势上也与观测基本吻合。但对SEP观测上的某些细节特征,模型尚无法准确描述,这可能是由于给定的背景太阳风过于理想化或者某些粒子加速过程未在模型中得到准确描述;(3)基于iPATH模型,研究了类太阳恒星自转速度对CME驱动激波加速粒子的影响。对模拟的激波鼻附近粒子最高能量的分析表明,在0.8AU以内,恒星转速越快,激波加速粒子所能达到的最高能量越高;超过0.8 AU时,不同恒星转速对激波加速粒子的影响都存在一个62°的激波角临界值,当激波角超过这个临界值时,最高能量曲线迅速下降。这可能是因为激波角较小时(θBN<62°),粒子以平行扩散为主,而激波角较大时(θBN>62°),粒子以垂直扩散为主。粒子总扩散系数κ=κ‖CoS2θBN+κ⊥sin2θBN,随着θBN变大,cosθBN在减小,sinθBN在增大,所以κ‖对κ的贡献在减弱,κ⊥的影响在增强。但是,κ与θBN实质上是非线性耦合的,无法直接由θBN的大小判别是κ‖还是κ⊥对κ起决定性作用。另外,粒子强度曲线与能谱的模拟结果也存在显着地转速依赖性。对于同一位置的观察者,恒星转速越快,它看到的粒子强度曲线上升就越缓慢,反之则越快。这是因为恒星转速的快慢会影响背景磁场位型和激波位型,导致同一观察者通过磁力线与激波面相连的位置不同;(4)抵达日球层的GCR粒子不仅能够为CME激波加速提供大量的高能种子粒子,而且还是太阳活动低年主要的高能粒子辐射源。利用ACE/CRIS仪器的GCR重离子观测数据,改进了 Zhao and Qin(2013)构建的预测年平均GCR重离子能谱模型(ZQ13模型),新模型能够提供时间精度更高的月平均预测结果。与ZQ13模型类似,新模型也包含三个关键参数:强度调制参数α(t)、平均积分强度比百分数p(t)、能谱形状函数η(t)。利用滞后相关分析法,新模型分别考虑了太阳活动奇数周与偶数周GCR对太阳黑子数(SSN)的最佳滞后时间。太阳活动奇数周中,α(t)、p(t)、η(t)对SSN的滞后时间分别为14、15、20个月,偶数周对应的滞后时间分别为6、4、10个月。利用历史SSN的观测,重建了1975-1996年碳元素和铁元素的微分通量,结果和IMP-8卫星的观测吻合;利用新模型模拟了1998-2018年24种GCR重离子的微分通量,并与ACE/CRIS的观测进行比较,模拟结果的绝对误差为14.5%,预测效果显着优于国际上常用的CREME2009模型(31.4%)。

金晗[9](2019)在《海南地区低纬电离层场向不规则体的观测研究》文中研究表明由于电离层中的等离子体不规则体会造成无线电信号幅值和相位的快速起伏从而影响卫星通信及导航定位系统的精度,因此研究电离层不规则体的产生机制及其统计特性具有非常重要的意义。本文利用我国子午工程海南富克台站的甚高频相干散射雷达和数字测高仪的探测数据,对低纬地区电离层E层和F层场向不规则体(field-aligned irregualrities,FAIs)的特性进行了观测研究,包括电离层E层准周期性(quasi-period,QP)回波的特性分析,QP回波与背景电离层等离子体漂移的强相关性研究,电离层F层FAIs回波的特性分析,夜间F层FAIs发生率的统计特性,典型的日间F层FAIs回波特性研究以及受地磁扰动活动影响的F层FAIs的发展与演变特性等。主要研究工作及成果如下:第一部分,利用海南相干散射雷达(Hainan COherent scatter Phased Aaary Radar,HCOPAR)2013年的观测数据,对海南富克地区的电离层E层QP回波进行了统计,按照回波在高度-时间-信噪比图像上的条纹倾斜方向来划分,主要有正向QP回波和负向QP回波两大类。结合QP回波发生时海南数字测高仪对背景电离层E层的探测数据,研究了QP回波与偶发E层(Es层)发生的相关性,发现QP回波的强度和Es层的临界频率foEs与遮蔽频率fbEs的差值(1)=foEs-fbEs)成正相关,证明QP回波的产生与Es层中强密度梯度导致的梯度漂移不稳定性有关。另外,对QP回波条纹倾斜方向和背景E层经向等离子体漂移速度分别进行了统计,发现二者存在很强的相关性,即负向(正向)QP回波与E层南向(北向)等离子体漂移对应。此外,观测到一例条纹倾斜方向发生三次连续变化的QP回波,对应的背景经向等离子体漂移也同步地发生三次变化。以上结果说明QP回波条纹的倾斜方向主要受到背景中性风场方向的影响,即南(北)向等离子体漂移造成QP回波的负(正)向倾斜。第二部分,利用HCOPAR对海南富克地区2014-2017年F层FAIs进行了长期观测,并对F层FAIs回波特性以及统计特性进行了分析。首先介绍了F层FAIs的典型观测结果,对F层FAIs回波进行了分类:(1)从回波的形态特征分类,可以分为底部型(bottom-type)回波,顶部型羽毛状(topside plume)回波;(2)从FAIs的产生位置来分类,可以分为在雷达视场(field of view,FoV)内产生的Type-1型回波和雷达FoV以外产生并漂移进入雷达FoV以内的Type-2型回波;(3)从FAIs的发展阶段来划分,可以分成仍处于生长阶段的E型回波和处于退化阶段的D型回波;(4)根据FAIs发生的地方时来划分,可以分成日落后FAIs、午夜后FAIs以及日间FAIs。然后研究了海南富克低纬地区夜间F层FAIs在2014-2017年发生率的统计特性,包括太阳活动变化、季节变化和地方时变化。发现富克地区F层FAIs的发生率明显受到太阳活动的影响,太阳活动高年的发生率远高于太阳活动低年。富克地区F层FAIs的发生率具有显着的季节变化,尤其是在太阳活动高年,分点季节发生率远高于至点季节,其中春季发生率高于秋季,夏季高于冬季;而在太阳活动低年,由于整年FAIs发生率都较低,这种分点季节和至点季节发生率的不对称性相对不明显,但统计结果依然显示FAIs在冬季发生率最低。F层FAIs的发生率还依赖于地方时的变化,F层FAIs一般在19:30 LT之后发生,且发生率最高的时间主要集中在20:00 LT至午夜前,午夜后FAIs的发生率明显降低。FAIs回波的强度和高度也随地方时发生变化,日落后出现的FAIs回波通常强度更强且可以发展到更高的高度,而午夜后FAIs回波的高度相比日落后更低且回波更弱。此外,我们还针对两例典型的日间F层FAIs进行了事件分析,这两例日间F层FAIs均发生在磁静日,与磁暴无关。这两例日间F层FAIs均发生在F2层峰高以上,与典型的日落后F层FAIs不同,其回波的多普勒速度很小(几乎为0)且谱宽很窄(小于40 m/s),多波束观测合成的扇形图显示日间FAIs呈现出向北运动的特征且无明显纬向漂移。此外,在富克北边870 km处的邵阳数字测高仪大约比富克地区晚2小时观测到F1层高度上的扩展F。根据两处回波发生的高度,分析认为富克地区的日间FAIs沿着磁力线向下运动至邵阳上空。由于白天电离层E层具有很高的电导率,会极大地削弱白天F层底部的极化电场,不利于F层不规则体的形成。我们认为,这两例日间F层FAIs应该是夜间等离子体不规则体的残余结构,且已经处于退化状态,它们应该在比富克更南边更高的高度上产生并沿着磁力线向下运动,从而先后被HCOPAR和邵阳数字测高仪观测到。第三部分,我们结合两个事件研究了地磁扰动活动对F层FAIs形成与演化的影响。地磁扰动对低纬FAIs的影响取决于哪种暴时扰动电场起主导作用,它可能会抑制或激励低纬电离层不规则体的产生和发展。根据2014-2017年HCOPAR观测数据的统计结果,大部分F层FAIs回波都发生在地磁平静条件下,只有少数几例与磁暴有关的FAIs。首先,我们分析了2017年9月7-8日磁暴期间F层FAIs的形成和演化过程。与行星际磁场(interplanetary magnetic field,IMF)Bz分量快速南向翻转有关的欠屏蔽快速穿透电场(under-shielding prompt penetration electric field,under-shielding PPEF)导致低纬电离层F层的大幅抬升,为Rayleigh-Taylor不稳定性的发展以及后续日落后FAIs的形成提供了有利的条件。南向的IMF Bz逐渐恢复至宁静水平,FAIs仍然持续到本地午夜后。在连续两次亚暴发生之后,F层底高在午夜后也出现明显大幅抬升,表明亚暴诱导的夜侧东向过屏蔽穿透电场(over-shielding penetration electric field,over-shielding PEF)可能开始占主导地位,并改变了低纬电离层午夜后纬向电场,导致了午夜后FAIs的产生。不同于磁静条件下富克地区日落后FAIs的东向漂移,这一例暴时FAIs在刚形成的阶段并没有明显的纬向漂移,随后呈现西向漂移,海南数字测高仪观测到的背景F层等离子体漂移方向的西向翻转可以解释上述暴时FAIs的纬向漂移模式。此外,我们还分析研究了2015年11月13-14日地磁扰动期间在午夜后较晚地方时(04:37-05:21 LT)产生的F层FAIs事件,海南数字测高仪的观测显示在HCOPAR记录到FAIs回波之前,F层底高在午夜后出现大幅抬升。研究认为可能是在IMF Bz的北向快速翻转及亚暴发生的共同作用下诱导了夜侧东向的过屏蔽电场向低纬电离层快速穿透,造成夜侧F层的快速抬升以及午夜后FAIs的产生。

杨可可[10](2018)在《基于地基GPS数据的地震期间电离层TEC异常研究》文中认为电离层是地球中高层大气被电离的那一部分,由于电离层物理性质的特殊性,太阳活动、地磁活动以及地表剧烈活动(地震、火山喷发)等诸多因素都会引起电离层的异常。地震-电离层耦合机理研究最早起源于上个世纪六十年代美国阿拉斯加大地震,近年来,随着GPS观测技术的发展,地震电离层异常的研究受到越来越多学者的关注。但是由于电离层特殊的物理性质和观测数据的局限性以及地震发生的复杂性,地震电离层异常研究仍受到一定的局限。如何改善地震电离层异常的检测方法和电离层异常信息的准确提取,就成为当前需要解决的关键性问题。基于此,本文利用地基GPS数据对电离层的周期性变化规律、异常探测方法和地震震例综合分析等方面进行了讨论。具体内容和分析结果如下:1.介绍了地震-电离层耦合机理的两种解释。阐述了电离层的分层结构、赤道异常、冬季异常现象,分析了空间环境对电离层的影响。2.详细介绍了利用地基GPS数据解算电离层TEC流程,并说明解算电离层TEC过程中应注意的几个关键问题。利用GIM格网数据对电离层TEC的季节变化、日变化和非平稳性进行了讨论;结果发现电离层具有明显的赤道异常和冬季异常。3.对探测电离层异常方法进行分析,主要讨论了滑动时窗法、滑动四分位距法、时间序列法以及小波分解改进的时间序列法这几种模型预测探测背景参考值精度。实验结果表明:四种方法中,滑动时窗的预测精度最低;滑动四分位距法次之,经小波分解改进的时间序列法比传统的时间序列法预测精度有所提高。虽然随着预测时间的增加改进的时间序列法与传统法精度差不多,但就探测为数不多的历元时,改进的时间序列法精度还是比较高。4.利用地基GPS数据对日本熊本、四川九寨沟、墨西哥三次地震期间电离层扰动进行分析。采用小波分解改进的时间序列法对孕震区域TEC值进行异常探测,在排除空间环境影响下,筛选与地震相关的电离层异常信息,从时间和空间上对三次大地震期间电离层TEC时间序列进行统计分析,从不同角度,对三次大地震期间TEC异常可能性进行判定。得到了如下结果:(1)异常多数出现在震前7天以内,基本上为正异常;震级越大,异常值越大,异常时间持续超过8个小时。(2)地震发生当天,各格网点相关系数急剧下降,越靠近赤道附近的格网点相关系数受地震影响越强烈。(3)异常区域并不在震中上空,偏向赤道附近;沿磁力线共轭区域也会出现类似异常。

二、The sudden increase in ionospheric total electron content caused by the very intense solar flare on July 14, 2000(论文开题报告)

(1)论文研究背景及目的

此处内容要求:

首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景,再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题,并提出你的论文准备的观点或解决方法。

写法范例:

本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。

(2)本文研究方法

调查法:该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。

观察法:用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。

实验法:通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。

文献研究法:通过调查文献来获得资料,从而全面的、正确的了解掌握研究方法。

实证研究法:依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。

定性分析法:对研究对象进行“质”的方面的研究,这个方法需要计算的数据较少。

定量分析法:通过具体的数字,使人们对研究对象的认识进一步精确化。

跨学科研究法:运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。

功能分析法:这是社会科学用来分析社会现象的一种方法,从某一功能出发研究多个方面的影响。

模拟法:通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。

三、The sudden increase in ionospheric total electron content caused by the very intense solar flare on July 14, 2000(论文提纲范文)

(1)台风路径电离层TEC的异常分析(论文提纲范文)

摘要
Abstract
1、绪论
    1.1 研究背景与意义
    1.2 国内外研究进展
    1.3 本文主要研究内容与技术路线
        1.3.1 主要研究内容
        1.3.2 技术路线
2、电离层扰动因素
    2.1 太阳辐射和地磁活动对电离层的影响
    2.2 对流层天气活动对电离层的影响
        2.2.1 对流层与电离层的关系
        2.2.2 台风天气与电离层扰动的关系
    2.3 本章小结
3、台风期间路径电离层TEC时间异常分析
    3.1 电离层TEC数据及预处理方法
        3.1.1 电离层TEC数据
        3.1.2 电离层TEC数据的预处理方法
    3.2 台风路径电离层TEC时间异常的探测
        3.2.1 电离层TEC异常的甄别方法
        3.2.2 台风事件选择
        3.2.3 台风路径参考点选择
        3.2.4 电离层TEC时间序列异常的分析
        3.2.5 电离层TEC时间序列异常的分析结果
    3.3 本章小结
4、台风路径电离层TEC空间异常分析
    4.1 电离层TEC异常空间分布的分析
    4.2 电离层TEC异常空间分布的分析结果
    4.3 台风路径电离层异常特征的统计分析
        4.3.1 不同台风强度对电离层影响的对比研究
        4.3.2 结果分析
    4.4 本章小结
5、总结与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
致谢
参考文献
攻读学位期间的研究成果

(2)基于iGMAS的电离层监测和评估方法研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 选题的背景和意义
    1.2 电离层相关研究的国内外现状
    1.3 论文主要内容与结构安排
第2章 GNSS相关内容及电离层基本理论
    2.1 GNSS的发展现状及IGS和 iGMAS的简介
    2.2 卫星导航定位原理及相关误差源分类
    2.3 电离层的基本理论
    2.4 本章小结
第3章 基于北斗GEO卫星的电离层监测方法
    3.1 引言
    3.2 双频实测电离层监测原理和精度分析
        3.2.1 双频观测值的选取及平滑方法
        3.2.2 组合观测值计算电离层的精度分析
    3.3 利用北斗GEO卫星的优势
    3.4 监测固定穿刺点处TEC结果及分析
        3.4.1 单站电离层监测结果
        3.4.2 典型测站连续监测结果与分析
    3.5 利用监测结果分析太阳活动的电离层响应特征
        3.5.1 太阳活动表征指数与分析电离层响应的思路
        3.5.2 第24太阳活动周的电离层响应特征及其分析
    3.6 本章小结
第4章 北斗三号BDGIM模型性能评估
    4.1 引言
    4.2 广播电离层模型算法
    4.3 测站分布、参数选择与评估方法
    4.4 评估结果及分析
        4.4.1 全球格网点上不同电离层模型计算结果与分析
        4.4.2 各个站点上空不同电离层模型计算结果与分析
        4.4.3 与双频实测电离层的对比
    4.5 本章小结
第5章 iGMAS电离层产品的长期预报方法研究
    5.1 引言
    5.2 时间序列模型及其性质
    5.3 直接序列预报方法和间接系数预报方法
    5.4 预报结果及其分析
        5.4.1 直接序列预报方法预报结果
        5.4.2 间接系数预报方法预报结果
        5.4.3 两种方法预报结果对比及其分析
    5.5 本章小结
第6章 地磁活动的电离层响应特征分析
    6.1 引言
    6.2 地磁暴的指数和形态及分析电离层响应的思路
    6.3 地磁活动对应的测站电离层响应实例与分析
        6.3.1 测站TEC序列和强磁暴期间DST指数相关性
        6.3.2 电离层增量dTEC和强磁暴期间DST的相关性
        6.3.3 较平静地磁环境下的电离层响应
    6.4 本章小结
第7章 总结与展望
    7.1 论文的主要结论及创新点
    7.2 下一步工作展望
参考文献
致谢
作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果

(3)多GNSS监测系统测试与异常空间环境检测(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 研究背景及意义
    1.2 国内外研究发展现状
        1.2.1 系统测试评估研究现状
        1.2.2 异常空间环境研究现状
    1.3 论文研究内容
第二章 空间环境和电离层探测
    2.1 空间环境
    2.2 电离层
    2.3 太阳活动对电离层的影响
    2.4 地磁活动对电离层的影响
    2.5 空间目标对电离层的影响
    2.6 电离层模型
        2.6.1 电离层经验模型
        2.6.2 电离层理论模型
        2.6.3 全球电离层图
    2.7 电离层TEC反演原理和方法
        2.7.1 电离层折射指数
        2.7.2 电离层延迟表达式
        2.7.3 电离层绝对TEC和相对TEC
        2.7.4 载波相位平滑伪距观测值
        2.7.5 周跳的探测与修复
        2.7.6 硬件延迟
        2.7.7 电离层TEC反演
    2.8 本章小结
第三章 多GNSS监测系统测试的研究
    3.1 多GNSS监测系统结构
    3.2 GNSS卫星信号模拟器
    3.3 多GNSS监测系统测试方案
    3.4 多GNSS监测系统测试
        3.4.1 多GNSS监测系统性能测试方案的研究
        3.4.2 多GNSS监测系统完好性监测方案的研究
        3.4.3 多GNSS监测系统信号质量的监测功能测试的研究
    3.5 基于多GNSS监测系统的空间环境检测
    3.6 本章小结
第四章 太阳耀斑和磁暴引起的空间环境异常分析
    4.1 异常空间环境的检测方法
        4.1.1 利用电离层VTEC增量分析异常空间环境
        4.1.2 利用电离层VTEC变化率研究异常空间环境
        4.1.3 利用滑动时窗法检测电离层VTEC变化研究异常空间环境
    4.2 太阳耀斑引起空间环境变化的研究
        4.2.1 太阳耀斑观测资料数据预处理
        4.2.2 太阳耀斑期间空间环境中电离层VTEC时间序列异常分析
        4.2.3 太阳耀斑期间空间环境中电离层VTEC变化异常分析
        4.2.4 太阳耀斑期间空间环境中电离层VTEC变化率异常分析
    4.3 磁暴引起的空间环境异常分析
        4.3.1 磁暴的选取及数据预处理
        4.3.2 磁暴期间空间环境中电离层VTEC时间序列异常分析
    4.4 本章小结
第五章 异常空间环境检测的研究与分析
    5.1 空间环境中电离层VTEC时间序列异常分析
    5.2 异常空间环境的检测及数据处理
    5.3 空间环境中电离层VTEC变化率异常分析
    5.4 本章小结
第六章 论文工作总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
致谢
参考文献
攻硕士学位期间取得的研究成果

(4)基于SWARM和DEMETER卫星电子密度数据的地震电离层现象研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 地震电离层现象研究现状
        1.2.1 同震电离层扰动
        1.2.2 震前电离层扰动
        1.2.2.1 震例研究
        1.2.2.2 统计研究
        1.2.2.3 耦合机制的研究
    1.3 地震电离层现象研究总结
        1.3.1 主要研究参量总结
        1.3.2 电离层异常特征总结
    1.4 研究目的和意义
    1.5 研究思路与内容
第二章 地震电离层现象概述
    2.1 地震活动概述
        2.1.1 地震成因及震级
        2.1.2 地震过程及前兆现象
        2.1.3 地震孕育区
    2.2 电离层概述
        2.2.1 电离层
        2.2.2 电离层活动特征
    2.3 电离层对地震的响应
        2.3.1 地震电离层现象对震级敏感性
        2.3.2 地震电离层现象的空间分布特征
        2.3.3 地震电离层现象的多样性和瞬时性
        2.3.4 地震电离层现象在电离层各分层中的响应特征
    2.4 小结与讨论
第三章 基于DEMETER卫星数据的分析
    3.1 DEMETER卫星及数据
        3.1.1 DEMETER卫星简介
        3.1.2 DEMETER卫星数据
    3.2 DEMETER卫星观测数据的背景特征
        3.2.1 空间分布背景的构建方法及特征分析
        3.2.2 固定区域的观测数据时间序列构建方法及其变化特征
        3.2.2.1 时间序列构建方法
        3.2.2.2 数据随纬度的变化特征
        3.2.2.3 数据随经度的变化特征
        3.2.4 结论与讨论
    3.3 地震电离层现象的震例研究
        3.3.1 空间分布分析方法
        3.3.2 时间序列分析方法
        3.3.3 典型震例分析与总结
    3.4 地震电离层现象的统计研究与验证
        3.4.1 基于多地震事件分类的分析
        3.4.1.1 异常的空间分布分析
        3.4.1.2 异常的时间序列分析
        3.4.2 基于随机事件的验证
        3.4.3 基于多地震事件的定量评估
        3.4.3.1 异常空间分布的统计分析
        3.4.3.2 异常时间序列的统计分析
    3.5 小结与讨论
第四章 基于SWARM星座数据的分析
    4.1 SWARM星座及数据
        4.1.1 SWARM星座简介
        4.1.2 SWARM星座数据
        4.1.3 SWARM星座卫星轨道的差异
    4.2 SWARM星座观测数据的背景分析
        4.2.1 固定研究区域观测数据的时序分析
        4.2.2 观测数据的空间分布特征
        4.2.3 基于三颗卫星轨道差异的特征分析
        4.2.4 结论与讨论
    4.3 地震电离层快速扰动的分析方法及震例研究
        4.3.1 快速扰动的分析方法
        4.3.2 震前的快速扰动现象
    4.4 快速扰动现象与地震活动的相关性研究
        4.4.1 快速扰动的空间分布特征
        4.4.2 太阳和地磁活动的影响
        4.4.3 有震区与无震区的对比分析
        4.4.4 地震前与地震后的对比分析
    4.5 小结与讨论
第五章 地震电离层现象的耦合机制
    5.1 常见的耦合机制模型
        5.1.1 重力波模型
        5.1.2 电动力学模型
        5.1.3 电磁辐射模型
        5.1.4 化学模型
    5.2 地震电离层耦合途径
        5.2.1 重力波途径
        5.2.2 电动力学途径
    5.3 基于耦合机制对震例研究结果的分析
        5.3.1 对DEMTER卫星震例研究结果的分析
        5.3.2 对SWARM星座震例研究结果的分析
    5.4 小结与讨论
第六章 总结与展望
    6.1 研究结果总结
    6.2 DEMETER和 SWARM的研究对比
    6.3 创新点
    6.4 展望
        6.4.1 星座观测设想
        6.4.2 研究工作展望
参考文献
致谢
作者简历及发表文章

(5)太空飞行器发射引起的中低纬电离层变化特征研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第一章 绪论
    §1.1 太空飞行器发射对电离层影响的研究意义
    §1.2 太空飞行器发射对电离层影响的研究历史和现状
    §1.3 本文研究内容和结构安排
第二章 影响电离层变化的因素
    §2.1 电离层简介
        §2.1.1 电离层的形成机制和分层结构
        §2.1.2 中低纬电离层常见现象
        §2.1.3 电离层对无线电通信的影响
    §2.2 自然现象对电离层的影响
    §2.3 太空飞行器发射对电离层的影响
    §2.4 小结
第三章 观测数据处理方法
    §3.1 火箭发射事例
    §3.2 Swarm卫星观测数据处理方法
        §3.2.1 Swarm卫星简介
        §3.2.2 Swarm卫星 2 Hz朗缪尔探针观测数据处理方法
        §3.2.3 Swarm卫星 16 Hz电子密度观测数据处理方法
    §3.3 DMSP卫星观测数据处理方法
        §3.3.1 DMSP卫星简介
        §3.3.2 DMSP卫星观测数据处理方法
    §3.4 VTEC数据处理方法
        §3.4.1 VTEC数据简介
        §3.4.2 VTEC数据处理方法
    §3.5 小结
第四章 利用Swarm卫星观测数据研究火箭发射对中低纬电离层的影响
    §4.1 火箭发射引起的Swarm卫星观测数据异常的识别方法
    §4.2 Swarm卫星观测到的火箭发射引起的中低纬电离层异常
        §4.2.1 2015 年9月 2 日Atlas-V火箭发射事例
        §4.2.2 2016 年7月 28 日Atlas-V火箭发射事例
        §4.2.3 2017 年9月 7 日Falcon 9 火箭发射事例
    §4.3 小结
第五章 利用DMSP卫星观测数据研究火箭发射对中低纬电离层的影响
    §5.1 火箭发射引起的DMSP卫星观测数据异常的识别方法
    §5.2 DMSP卫星观测到的火箭发射引起的中低纬电离层异常
        §5.2.1 2014 年10月 29 日Atlas-V火箭发射事例
        §5.2.2 2015 年3月 25 日Delta-IV火箭发射事例
    §5.3 小结
第六章 利用VTEC数据研究火箭发射对中低纬电离层的影响
    §6.1 火箭发射引起的电离层VTEC数据异常的识别方法
    §6.2 火箭发射引起的中低纬电离层VTEC异常
        §6.2.1 2017 年8月 24 日Falcon 9 火箭发射事例
        §6.2.2 2017 年9月 7 日Falcon 9 火箭发射事例
    §6.3 小结
第七章 总结与展望
    §7.1 本文工作总结
    §7.2 工作展望
参考文献
致谢
作者在攻读硕士期间主要研究成果
附录

(6)北斗广播电离层模型的评估与改进分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
1 绪论
    1.1 研究背景
    1.2 国内外研究现状
    1.3 本文主要研究内容
2 GNSS电离层研究的基本原理和方法
    2.1 电离层简介
        2.1.1 电离层对电磁波信号的影响
        2.1.2 电离层单层模型
        2.1.3 电离层参考系
    2.2 电离层延迟改正方法
        2.2.1 双频/三频消电离层组合
        2.2.2 电离层改正模型
    2.3 北斗导航系统广播电离层模型算法
        2.3.1 GNSS广播电离层模型
        2.3.2 北斗区域广播电离层模型
        2.3.3 北斗全球广播电离层模型
    2.4 实测电离层延迟信息的提取
        2.4.1 硬件延迟
        2.4.2 双频载波平滑伪距
3 北斗广播电离层模型播发情况
    3.1 BDS广播电离层ICD发展历史
    3.2 北斗广播电离层参数异常情况分析
    3.3 BDS广播电离层参数异常处理策略
    3.4 小结
4 北斗广播电离层模型精度评估
    4.1 数据源与评估方法
    4.2 亚太地区模型精度评估
    4.3 全球范围模型精度评估
        4.3.1 北斗电离层模型时空精度
        4.3.2 北斗电离层模型对测站UERE的改善
        4.3.3 北斗电离层模型的亚日尺度描述能力
    4.4 北斗电离层模型对太阳风暴的响应
        4.4.1 太阳风暴事件的选取
        4.4.2 太阳风暴对全球电离层TEC扰动的影响
        4.4.3 北斗电离层模型在太阳风暴期间的性能
        4.4.4 北斗电离层模型对太阳风暴的响应
    4.5 小结
5 北斗广播电离层改进策略
    5.1 电离层周日变化特征分析
    5.2 北斗Klobuchar模型参数周日变化特征分析
    5.3 改进的Klobuchar模型
        5.3.1 参数介绍
        5.3.2 电离层周日变化特征4参数提取方法
        5.3.3 Klobuchar8 参数拟合方法
    5.4 改进的Klohuchar模型精度评估
        5.4.1 数据源及预处理
        5.4.2 Klobuchar周日特征4 参数的实例分析
        5.4.3 改进Klobuchar模型的实例分析
    5.5 小结
6 结论与展望
    6.1 结论
    6.2 展望
参考文献
致谢

(7)洋陆俯冲带地震多物理场异常信息提取与分析(论文提纲范文)

摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 论文选题与意义
    1.2 国内外研究进展
        1.2.1 震前热异常研究进展
        1.2.2 震前电离层TEC异常研究进展
    1.3 存在的问题
    1.4 研究内容
    1.5 论文结构安排
第二章 洋陆俯冲带地震前兆研究基础理论
    2.1 洋陆俯冲带地震
        2.1.1 洋陆俯冲带地震分类
        2.1.2 洋陆俯冲带地震发震机制
        2.1.3 智利俯冲带构造概况
    2.2 海气界面热交换理论基础
        2.2.1 海表热交换
        2.2.2 海表潜热计算
    2.3 电离层概述
        2.3.1 电离层结构
        2.3.2 电离层扰动分析
第三章 多源数据介绍与处理
    3.1 热场多源数据介绍
    3.2 海岸上升流指数
    3.3 TEC数据介绍与分析
        3.3.1 电离层TEC定义
        3.3.2 IGS电离层TEC简介
        3.3.3 TEC时空特性分析
    3.4 太阳活动与地磁活动参数介绍
第四章 俯冲带地震热场多参量异常提取与分析
    4.1 引言
    4.2 热场多参量异常提取与分析方法介绍
        4.2.1 小波分析
        4.2.2 小波功率谱
        4.2.3 小波交叉分析
        4.2.4 原地温度场法
    4.3 洋面热异常提取与分析
        4.3.1 研究区介绍
        4.3.2 洋面热异常结果分析
        4.3.3 上升流作用下的洋面地震热异常探讨
    4.4 陆面热异常提取与分析
    4.5 小结
第五章 基于SVR模型的电离层TEC背景场构建
    5.1 引言
    5.2 TEC非震动态背景场建立原理与方法
        5.2.1 TEC非震动态背景场的概念
        5.2.2 小波多尺度分解
        5.2.3 支持向量机回归模型
        5.2.4 TEC非震动态背景场建立与分析
    5.3 智利俯冲带三次大地震TEC异常探测实例分析
        5.3.1 异常探测方法
        5.3.2 2010 年智利8.8 级地震TEC异常探测结果分析
        5.3.3 2014 年智利8.2 级地震TEC异常探测结果分析
        5.3.4 2015 年智利8.3 级地震TEC异常探测结果分析
    5.4 小结
结论与展望
    主要结论
    存在的问题与展望
参考文献
攻读硕士学位期间取得的学术成果
致谢

(8)基于iPATH模型的日冕物质抛射驱动激波加速粒子的动力学研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 空间天气概述
    1.2 背景知识介绍
        1.2.1 太阳风
        1.2.2 太阳活动
        1.2.3 行星际激波
        1.2.4 深空探测计划
    1.3 日球层高能粒子
        1.3.1 高能粒子的起源
        1.3.2 高能粒子事件的影响
        1.3.3 太阳高能粒子的观测
        1.3.4 银河宇宙线的观测
    1.4 日球层的粒子加速与传播研究进展
        1.4.1 日球层粒子的加速
        1.4.2 日球层粒子的传播
    1.5 问题的提出
    1.6 主要研究内容和章节安排
第二章 太阳高能粒子加速与传播理论
    2.1 引言
    2.2 太阳高能粒子的加速理论
        2.2.1 磁重联加速
        2.2.2 随机加速
        2.2.3 激波加速
    2.3 太阳高能粒子的传播理论
        2.3.1 聚焦传播方程
        2.3.2 传播方程中的扩散系数
    2.4 本章小结
第三章 日球层粒子加速与传播(PATH)模型
    3.1 引言
    3.2 PATH模型发展史
    3.3 iPATH模型框架
        3.3.1 MHD模块
        3.3.2 粒子加速模块
        3.3.3 粒子传播模块
    3.4 模型参数的确定
        3.4.1 太阳风参数
        3.4.2 CME参数
    3.5 iPATH模型对缓变型SEP事件的模拟
    3.6 本章小结
第四章 iPATH模型的验证
    4.1 引言
    4.2 模拟一次快速CME驱动的激波事件
        4.2.1 模型设置
        4.2.2 模拟结果及分析
    4.3 模拟2012年7月23日特大SEP事件
        4.3.1 事件回顾
        4.3.2 模型设置
        4.3.3 模拟结果及分析
    4.4 本章小结
第五章 基于iPATH模型的恒星转速对激波加速粒子事件的影响
    5.1 引言
    5.2 模型设置
    5.3 模拟结果及分析
        5.3.1 最高能量与恒星转速的关系
        5.3.2 时间强度曲线与恒星转速的关系
        5.3.3 能谱与恒星转速的关系
    5.4 本章小结
第六章 银河宇宙线重离子能谱模型
    6.1 引言
    6.2 GCR能谱模型
        6.2.1 CREME模型
        6.2.2 BON模型
        6.2.3 Zhao and Qin(2013)模型
    6.3 ACE卫星数据介绍
    6.4 构建基于ACE观测的GCR重离子模型
        6.4.1 积分强度模型
        6.4.2 能谱形状函数
        6.4.3 能谱模型
        6.4.4 模型参数与太阳黑子数的关系
    6.5 模型对比
        6.5.1 重离子积分强度的预测
        6.5.2 重离子微分通量的预测
        6.5.3 模型误差分析
        6.5.4 未来太阳周GCR重离子的预测
    6.6 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 主要研究结果
    7.2 论文的创新点
    7.3 研究展望
        7.3.1 关于iPATH模拟
        7.3.2 关于银河宇宙线重离子模型
参考文献
作者简介
致谢

(9)海南地区低纬电离层场向不规则体的观测研究(论文提纲范文)

摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 电离层的形成与分层
    1.2 地磁场概述
    1.3 赤道及低纬电离层概述
        1.3.1 赤道电急流
        1.3.2 赤道异常现象
        1.3.3 电离层不规则结构
    1.4 论文研究意义和结构安排
第二章 观测设备简介
    2.1 海南甚高频相干散射雷达
    2.2 海南数字测高仪
第三章 低纬电离层E层准周期性回波的观测研究
    3.1 机制介绍
        3.1.1 梯度漂移不稳定性
        3.1.2 Kelvin-Helmholtz不稳定性
    3.2 研究背景
    3.3 E层 QP回波的形态特征
    3.4 QP回波与经向漂移的统计分析
        3.4.1 联合观测区域示意图
        3.4.2 NQP与南向漂移
        3.4.3 PQP与北向漂移
        3.4.4 统计结果
        3.4.5 倾斜方向连续变化的QP回波
        3.4.6 分析与讨论
    3.5 本章小结
第四章 低纬电离层F层不规则体的观测研究
    4.1 机制介绍
        4.1.1 Rayleigh-Taylor不稳定性
        4.1.2 Pre-Reversal Enhancement
    4.2 海南Digisonde的扩展F观测
    4.3 HCOPAR典型的夜间观测
        4.3.1 顶部型羽毛状回波
        4.3.2 底部型回波
        4.3.3 午夜后羽毛状回波
        4.3.4 日落后FAIs的纬向漂移
    4.4 夜间F层 FAIs发生率的统计特性
        4.4.1 太阳活动的影响
        4.4.2 季节变化
        4.4.3 地方时变化
    4.5 .典型的日间F层不规则体观测
        4.5.1 日间FAIs回波观测结果
        4.5.2 数据分析与讨论
    4.6 本章小结
第五章 地磁活动对F层不规则体的影响
    5.1 地磁扰动概述
        5.1.1 磁暴概述
        5.1.2 亚暴概述
        5.1.3 地磁活动指数
    5.2 暴时扰动电场
        5.2.1 快速穿透电场PPEF
        5.2.2 扰动风场发电机电场DDEF
    5.3 2017年9月7-8 日磁暴期间FAIs的发展与演变
        5.3.1 2017年9月7-8 日磁暴的特征
        5.3.2 海南Digisonde的观测
        5.3.3 HCOPAR的观测
        5.3.4 分析与讨论
    5.4 地磁扰动激励产生的午夜后F层 FAIs
        5.4.1 HCOPAR的观测
        5.4.2 海南Digisonde的观测
        5.4.3 产生机制分析
    5.5 本章小结
第六章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读博士学位期间发表的学术论文
致谢

(10)基于地基GPS数据的地震期间电离层TEC异常研究(论文提纲范文)

摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 研究目的与意义
    1.2 地震电离层效应
    1.3 国内外研究现状
    1.4 本文主要研究内容
第2章 电离层概述
    2.1 电离层的结构
    2.2 电离层的变化
        2.2.1 电离层赤道异常
        2.2.2 电离层冬季异常
        2.2.3 电离层不均匀结构
        2.2.4 太阳耀斑和磁暴
    2.3 电离层的影响因素
        2.3.1 太阳活动对电离层的影响
        2.3.2 地磁活动对电离层的影响
        2.3.3 太阳活动和地磁活动指数
    2.4 本章小结
第3章 地基GPS数据解算电离层TEC
    3.1 电离层总电子含量介绍
    3.2 高精度TEC求解方法
        3.2.1 数据预处理
        3.2.2 双频求解TEC
        3.2.3 求解观测站VTEC
        3.2.4 硬件延迟的求解
    3.3 电离层TEC的变化和特性
        3.3.1 数据选取
        3.3.2 电离层的季节变化和日变化
        3.3.3 电离层TEC非平稳性分析
    3.4 本章小结
第4章 TEC时间序列异常探测方法
    4.1 滑动时窗法
    4.2 滑动四分位距法
    4.3 时间序列法
        4.3.1 时间序列的平稳性检验
        4.3.2 模型识别和参数估计
        4.3.3 模型检验和优化
        4.3.4 模型异常探测
    4.4 小波分解改进的时间序列模型
        4.4.1 小波概念
        4.4.2 探测阈值确定
    4.5 各种探测方法的精度比较
    4.6 本章小结
第5章 震例综合分析
    5.1 日本熊本地震
        5.1.1 VTEC时间序列异常分析
        5.1.2 空间活动性分析
        5.1.3 全球电离层异常分析
    5.2 四川九寨沟地震
        5.2.1 VTEC时间序列异常分析
        5.2.2 空间活动性分析
        5.2.3 全球电离层异常分析
    5.3 墨西哥地震
        5.3.1 VTEC时间序列异常分析
        5.3.2 空间活动性分析
        5.3.3 全球电异常分析离层
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 总结
    6.2 展望
参考文献
攻读硕士期间参与的科研项目及发表的学术论文
    一、个人简介
    二、攻读硕士期间参与的科研项目
    三、攻读硕士期间发表的学术论文
致谢

四、The sudden increase in ionospheric total electron content caused by the very intense solar flare on July 14, 2000(论文参考文献)

  • [1]台风路径电离层TEC的异常分析[D]. 吴梦瑶. 兰州交通大学, 2021
  • [2]基于iGMAS的电离层监测和评估方法研究[D]. 赵坤娟. 中国科学院大学(中国科学院国家授时中心), 2020
  • [3]多GNSS监测系统测试与异常空间环境检测[D]. 庞国强. 电子科技大学, 2020(01)
  • [4]基于SWARM和DEMETER卫星电子密度数据的地震电离层现象研究[D]. 何宇飞. 中国地震局地球物理研究所, 2020(03)
  • [5]太空飞行器发射引起的中低纬电离层变化特征研究[D]. 田昂昂. 桂林电子科技大学, 2020(03)
  • [6]北斗广播电离层模型的评估与改进分析[D]. 周金宁. 武汉大学, 2020(03)
  • [7]洋陆俯冲带地震多物理场异常信息提取与分析[D]. 向亮. 中国石油大学(华东), 2019(09)
  • [8]基于iPATH模型的日冕物质抛射驱动激波加速粒子的动力学研究[D]. 傅帅. 南京信息工程大学, 2019(01)
  • [9]海南地区低纬电离层场向不规则体的观测研究[D]. 金晗. 武汉大学, 2019(06)
  • [10]基于地基GPS数据的地震期间电离层TEC异常研究[D]. 杨可可. 桂林理工大学, 2018(05)

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2000 年 7 月 14 日非常强烈的太阳耀斑导致电离层总电子含量突然增加
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