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基于SAMI2模式的电离层加热模拟

地球物理学报 2016年第8期59卷 2747-2753页

作者：孟兴方涵先翁利斌汪四成解放军理工大学气象海洋学院南京211101

通过在SAMI2模式的电子能量方程中添加人工加热项,数值模拟了在加热条件下磁场线上电子温度与电子密度的扰动情况,并对比了不同加热条件下的扰动效应.结果表明,入射到电离层中的大功率无线电波与等离子体相互作用,能够有效造成整条磁场... 详细信息

通过在SAMI2模式的电子能量方程中添加人工加热项,数值模拟了在加热条件下磁场线上电子温度与电子密度的扰动情况,并对比了不同加热条件下的扰动效应.结果表明,入射到电离层中的大功率无线电波与等离子体相互作用,能够有效造成整条磁场线上电子温度的升高而产生电子温度扰动,尤其是加热点处,温度可增加3倍多;由于电子温度升高,压力平衡受到破坏,引发等离子体扩散进而导致电子密度扰动;电子密度扰动使得垂直于磁场线的电子密度梯度发生变化,这有可能形成电离层管(Ionosphere duct);电子温度和电子密度的扰动幅度随着加热时间的推移而减小,即扰动逐渐趋于稳定.电子温度与密度的扰动与加热率存在一种非线性关系.

关键词：温度扰动密度扰动电离层管等离子体扩散

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大功率无线电波斜向加热低电离层

电波科学学报 2012年第5期27卷 973-978页

作者：方涵先汪四成杨升高翁利斌徐振中解放军理工大学气象学院江苏南京211101 中国科学院空间天气学国家重点实验室北京100190

基于电子能量方程、连续性方程建立了大功率无线电波斜向加热低电离层的物理模型,数值计算了加热前后电离层电子温度和密度的变化,并对比了不同加热条件下的电离层扰动幅度。结果表明:1)大功率电波斜向射入电离层后,与等离子体相互作用... 详细信息

基于电子能量方程、连续性方程建立了大功率无线电波斜向加热低电离层的物理模型,数值计算了加热前后电离层电子温度和密度的变化,并对比了不同加热条件下的电离层扰动幅度。结果表明:1)大功率电波斜向射入电离层后,与等离子体相互作用,能够有效造成电子温度和密度的扰动,为达到与垂直加热相同的扰动幅度,需要更高的入射功率;2)在其他相同条件下,入射频率越高,造成的电子温度扰动幅度越小;X波模加热造成的扰动幅度大于O波模,在电离层传播时X波模要比O波模容易吸收;3)入射仰角越高,加热的扰动幅度越大,在垂直加热时电子温度的最大扰动幅度可达45%,而以45°仰角入射时最大幅度约为18%。

关键词：大功率无线电波斜向加热低电离层

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太阳活动对赤道电离层闪烁影响的初步研究

电波科学学报 2012年第2期27卷 377-382页

作者：方涵先杨升高翁利斌汪四成徐振中解放军理工大学气象学院中国人民解放军66011部队

利用赤道地区瓦尼莫(Vanimo)站太阳活动高年到低年(2000-2009)L波段电离层闪烁数据,分析了闪烁随太阳活动从高年到低年的形态特征,统计研究了太阳黑子数与闪烁发生率相关性,并初步探讨了太阳活动影响闪烁的机制。统计研究结果表明:太阳... 详细信息

利用赤道地区瓦尼莫(Vanimo)站太阳活动高年到低年(2000-2009)L波段电离层闪烁数据,分析了闪烁随太阳活动从高年到低年的形态特征,统计研究了太阳黑子数与闪烁发生率相关性,并初步探讨了太阳活动影响闪烁的机制。统计研究结果表明:太阳活动中、高年期间,闪烁发生率有明显的季节、月、地方时变化规律;低年闪烁表现平静,以弱闪烁为主,且无明显规律;太阳黑子对闪烁发生率表现出一定调制作用,随着黑子数从高年到低年的减少,闪烁发生率呈下降趋势,中、强闪烁表现的更为突出。说明太阳活动对中、强闪烁的影响比弱闪烁更明显,但其影响机制仍须大量统计分析和理论研究的进一步揭示。

关键词： L-波段电离层闪烁赤道地区太阳活动统计分析

太阳和地磁活动对磁赤道地区低热层NO密度的影响研究

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地球物理学报 2013年第5期56卷 1448-1456页

作者：杨升高方涵先翁利斌汪四成解放军理工大学气象海洋学院南京211101 中国科学院空间天气学国家重点实验室北京100190

利用SNOE卫星1998年3月11日至2000年9月30日共计935天观测的NO密度和太阳软X射线数据,分析了低热层NO的时空分布特征及其对太阳和地磁活动的响应,得出了以下结论:NO密度从96.67km开始增加,大约在105～110km高度达到最大,随后开始减小;... 详细信息

利用SNOE卫星1998年3月11日至2000年9月30日共计935天观测的NO密度和太阳软X射线数据,分析了低热层NO的时空分布特征及其对太阳和地磁活动的响应,得出了以下结论:NO密度从96.67km开始增加,大约在105～110km高度达到最大,随后开始减小;同一高度处一般夏季期间最大,冬季次之,春秋分季最小;密度峰值大小变化范围约为(0.5～1.5)×108 mol/cm3,峰值高度基本分布在107km和113km高度处,且不随太阳活动变化,平均值约为107km;NO密度与太阳软X射线及地磁Ap指数的相关系数在不同高度存在0、1和2天的最佳延迟时间,而同太阳软X射线的统计关系在不同高度和季节存在"线性"、"放大"和"饱和"现象;从统计和事件分析结果来看,太阳活动对磁赤道地区低热层NO密度的气候尺度变化的影响远大于地磁活动,但地磁活动对NO短期变化贡献非常明显.

关键词：太阳软X射线地磁Ap指数磁赤道地区 NO密度

基于CHAMP、GRACE和COSMIC掩星数据的全球电离层h_mF_2建模研究

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地球物理学报 2016年第10期59卷 3555-3565页

作者：刘桢迪方涵先翁利斌马强张建彬解放军理工大学气象海洋学院中国人民解放军63655部队

基于CHAMP、GRACE和COSMIC的电离层h_mF_2掩星数据,采用最小二乘法建立了一个包含地磁和太阳活动、经度、地方时、年积日和纬度信息的非线性多项式h_mF_2模型(Nonlinear Polynomial Peak Height Model—NPPHM).利用GRACE掩星数据对NPPHM... 详细信息

基于CHAMP、GRACE和COSMIC的电离层h_mF_2掩星数据,采用最小二乘法建立了一个包含地磁和太阳活动、经度、地方时、年积日和纬度信息的非线性多项式h_mF_2模型(Nonlinear Polynomial Peak Height Model—NPPHM).利用GRACE掩星数据对NPPHM与IRI2012进行了独立检验,结果显示这两个模型在2008年与GRACE数据的相关系数分别为0.798和0.532,均方根误差分别为25.97km和44.56km;在2012年,相关系数分别为0.732和0.488,均方根误差分别为31.39km和42.83km.选取全球不同地区14个测高仪站点数据,并引入相似离度对这两个模型的精度进行了评估,结果表明,NPPHM的相似离度远小于IRI2012,更加接近测高仪观测值.使用Athens站2003—2013年数据对模型进行了检验,结果显示IRI2012与Athens站测高仪数据的平均偏差达到8.11%,NPPHM则只有3.53%,并且在太阳活动低年及每年10月NPPHM的精度要明显高于IRI2012.此外,NPPHM也能够较好模拟出h_mF_2的日变化、季节变化及赤道异常等特性.

关键词：电离层hmF2建模非线性多项式掩星数据

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太阳活动与热层大气密度的相关性研究

空间科学学报 2014年第1期34卷 73-80页

作者：牛俊方涵先翁利斌中国人民解放军理工大学气象海洋学院南京211101

为分析太阳活动对热层大气的影响，使用250km，400km，550km高度处热层大气密度与太阳n0．7指数数据，研究了二者的周期变化及相关关系．结果表明，热层大气密度的变化与太阳活动呈现相似的变化趋势；两者均具有显著的27天及11年周期变... 详细信息

为分析太阳活动对热层大气的影响，使用250km，400km，550km高度处热层大气密度与太阳n0．7指数数据，研究了二者的周期变化及相关关系．结果表明，热层大气密度的变化与太阳活动呈现相似的变化趋势；两者均具有显著的27天及11年周期变化特征，热层大气密度还存在7-11天及0．5年和1年的变化特征，且高度越高越明显；热层大气密度对太阳活动的最佳响应滞后为3天，无论何种地磁活动水平下，400km高度处相关性高于250km，550km处相关性最小，且太阳活动下降相期间高于上升相；250km，400km和550km高度处热层大气密度和太阳活动的统计结果分别为饱和、线性和放大关系；高度越高的热层大气密度对太阳活动响应越敏感．

关键词：太阳活动热层大气密度小波分析

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中国南京地区L波段电离层闪烁初步统计分析

空间科学学报 2011年第6期31卷 765-770页

作者：杨升高方涵先翁利斌徐振中解放军理工大学气象学院南京211101

利用南京地区2008年11月至2009年l0月电离层闪烁监测数据,统计分析了该地区一年间L波段电离层幅度闪烁发生率的逐日变化、逐月变化、地方时变化和空间分布等特征.统计结果表明,在此期间,南京地区L波段电离层幅度闪烁活动比较平静,主要以... 详细信息

利用南京地区2008年11月至2009年l0月电离层闪烁监测数据,统计分析了该地区一年间L波段电离层幅度闪烁发生率的逐日变化、逐月变化、地方时变化和空间分布等特征.统计结果表明,在此期间,南京地区L波段电离层幅度闪烁活动比较平静,主要以0.10.2的闪烁很少发生.不同强度幅度闪烁表现出一致的时间变化和空间分布特征,2008年11月为最小,2009年6月、8至10月闪烁发生率都有明显的增强,在10月达到最大,在8月和10月的S_4>0.2的闪烁主要出现于正午到日落前这段时间;对于闪烁的空间分布,单站一年数据统计显示,测站北向闪烁的发生频率高于南向,但该统计结果需要更多的数据样本进行进一步的验证.

关键词：南京地区电离层闪烁 S4指数统计分析

基于IRI背景场的单站电离层TEC地图重构技术

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空间科学学报 2011年第4期31卷 453-458页

作者：翁利斌方涵先杨升高汪四成解放军理工大学气象学院南京211101

为了有效解决电离层TEC观测数据稀疏时重构问题,引入IRI-2007作为背景场,利用反距离加权法和克里格方法重构了电离层TEC地图,使用交叉检验方法检验了引入背景场前后的重构精度.结果表明,引入背景场后,一方面有效地控制了边缘地区的发散... 详细信息

为了有效解决电离层TEC观测数据稀疏时重构问题,引入IRI-2007作为背景场,利用反距离加权法和克里格方法重构了电离层TEC地图,使用交叉检验方法检验了引入背景场前后的重构精度.结果表明,引入背景场后,一方面有效地控制了边缘地区的发散现象,另一方面重构网格点上绝对误差在-0.25～0.25 TECU之间的比例分别提高了约70%和100%,误差统计基本呈正态分布.

关键词：电离层TEC地图 IRI-2007 反距离加权法克里格方法交叉检验

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相似预报法在电离层TEC短期预报中的应用

空间科学学报 2011年第6期31卷 747-753页

作者：翁利斌方涵先解妍琼杨升高解放军理工大学气象学院南京211101

引入相似离度衡量样本间的相似程度,并利用相似预报法对厦门一个GPS台站2004年电离层TEC观测数据进行了24 h预报试验.结果表明,预报相对误差与地磁活动水平密切相关,地磁扰动条件下相对误差明显高于地磁平静时刻;预报相对平均误差为18.0... 详细信息

引入相似离度衡量样本间的相似程度,并利用相似预报法对厦门一个GPS台站2004年电离层TEC观测数据进行了24 h预报试验.结果表明,预报相对误差与地磁活动水平密切相关,地磁扰动条件下相对误差明显高于地磁平静时刻;预报相对平均误差为18.022%,地磁扰动时为44.896%,地磁平静条件下为11.676%;预报相对误差在10%,20%,30%,40%以内的累积比例分别为38.209%,65.075%,84.984%,90.448%.如果使用中纬地区或地磁平静期间的电离层TEC数据,预报效果会更好.

关键词：电离层电子总含量短期预报相似预报法相似离度