一、中国中部地区大尺度电离层行扰的传播特性（论文文献综述）
杜晓辉,张学民[1]（2021）在《SWARM卫星观测到的一次台风消亡产生的电离层扰动》文中研究表明本文基于SWARM卫星观测数据,利用差分、傅里叶分析、小波变换等算法提取分析了两颗卫星观测记录到的磁场和等离子体的扰动信号,研究了2014年1月29日形成的1402号台风"剑鱼"消亡时产生的电离层扰动及其传播过程.结果表明,扰动信号的产生是突发的、瞬时的,在时空上与台风的消亡有良好的对应;扰动在各个参量上均有出现,且等离子体扰动早于磁场扰动;磁场扰动的主频突出,存在频移现象;异常信号向北传播过程中,在北纬40°附近,存在突然衰减和减速的情况.分析认为,台风消亡能够产生一定的声重力波或次声波,并在电离层对磁场、等离子体等产生一定程度的扰动.
李博[2]（2021）在《电离层等离子体泡的识别与分析》文中研究指明在黄昏时分,赤道地区的电离层的F层通常会出现一种密度较低、尺度较大的等离子体空腔结构,通常称这种结构为电离层等离子体泡。由于等离子体的抗磁效应,等离子体泡会增强背景磁场。除了抗磁效应引起的背景磁场增强外,在垂直于背景磁场方向也会有扰动,扰动具有阿尔文波的特征,横向扰动与场向电流有关,但横向扰动的具体产生机制目前尚不明确。本文利用欧空局Swarm卫星的矢量磁场、标量磁场和等离子体密度观测数据,考察了等离子体泡产生的磁场扰动信号的特征,发现磁场强度和平均场向分量的增强均与等离子体泡密度的下降有较强的负相关性,说明磁场标量和矢量（平均场向分量）数据都可以用来识别等离子体泡。本文分析和对比讨论了两种数据在识别等离子体泡时的区别以及优缺点,发现由于Swarm卫星的标量磁场数据噪声明显低于矢量数据,利用标量磁场数据可提高等离子体泡的识别率,识别更多波动较小的等离子体泡。最后,本文分析了磁场数据质量等影响程序自动识别等离子体泡的因素,讨论了可能干扰识别的其他物理现象,包括等离子体团、中小尺度电离层行扰、地磁脉动。从近地轨道卫星磁场观测数据中正确识别电离层等离子体泡,有助于认识等离子体泡的全球演化,推进对电离层闪烁的预报;同时又可剔除受影响的磁场数据,提高地磁场建模的精度。
尹汇民,孔建,安家春,王泽民[3]（2021）在《2017年9月强磁暴及引发的电离层扰动》文中认为本文研究内容基于2017年9月7日20UT开始的一次强烈的地磁暴事件.这是一次"特殊"的磁暴,在持续两天的磁暴期间,出现了两次强度较大的主相,相隔约14 h.本文通过多项磁暴指数进行研究,发现各项指数均出现两个峰值,两次主相对应的磁暴环电流指数（Dst）最小值都低于100 nT.强磁暴引发了剧烈的电离层扰动,本文中采用南北极区的4个全球导航卫星系统（GNSS）跟踪站的数据展开研究,并将垂直路径总电子含量（VTEC）作为指标进行分析,发现电离层扰动幅度在南北极区存在较大差异.南极地区的站点的电离层扰动幅度要远高于北极地区,其中MCM4站VTEC水平甚至超出平时300%.此外,极区的VTEC变化趋势与地磁指数的变化呈现出基本一致的状态,表现为在磁暴的两次主相时均可以观测到强烈的电离层正暴.本文还选取位于中国东半部的3个电离层测高仪站数据,以电离层层临界频率（f0F2）为依据,采用相似衰落法对中低纬度大尺度电离层行扰（LSTID）进行了研究,发现其传播速度衰减明显且不同高度层面水平传播速度有差异,在300 km高度,LSTID从漠河站传播至武汉站的平均水平传播视速度为340 m/s,从武汉站传播至三亚站,这一速度为200 m/s;在400 km高度,这两个速度分别为375 m/s、215 m/s;LSTID传播的方向为南偏西约20°.
魏乐惠,姜春华,赵正予[4]（2021）在《2017年9月磁暴期间大尺度电离层行进式扰动的传播特性研究》文中研究说明本文利用同一经度（大约100°E）中低纬三台测高仪（普洱22.7°N,101.05°E,乐山29.6°N,103.75°E,张掖39.4°N,100.13°E）的观测数据,对2017年9月6号太阳耀斑爆发引起的强烈地磁暴期间的大尺度电离层行进式扰动（Large Scale Traveling Ionospheric Disturbances,LSTIDs）的传播特性进行了估计.本文首先对2017年9月2日—11日期间三站观测数据进行人工度量,获取电离层F2层临界频率（fo F2）. fo F2在三站的变化结果表明在2017年9月8日21:00 BJT（BeiJing Time,BJT=UT+8）至9日03:00 BJT强磁暴恢复相期间存在大尺度电离层行进式扰动（LSTIDs）,因此本文利用fo F2在不同台站的互时延特征来分析并计算LSTIDs传播特性参数.研究结果表明:（1）磁暴期间,通过对电离层F2层临界频率（fo F2）的观测,不同时刻期间处于不同纬度的台站其电离层响应是不同的,表现为出现不同形态的电离层正相暴和电离层负相暴;（2）此次磁暴期间（2017年9月8日19:00 BJT—9日05:00 BJT）,利用三个处在不同纬度台站的fo F2对磁暴响应的互延时,计算出LSTIDs水平传播速度在425～800 m/s范围之间,其波长大概在2200～4000 km之间.随着时间的推移其扰动周期延长,9月8日21:35 BJT—9日00:05 BJT期间周期约1.2 h,9日00:05 BJT开始扰动周期逐渐达至1.5 h;（3） LSTIDs具有从高纬度传向低纬度的传播特性,根据计算得出LSTIDs传播的方位角为181±0.2°,可确定磁暴引发的LSTIDs基本是朝赤道向传播的,与之前报道过关于磁暴诱发的LSTIDs传播特征基本一致.
何宇飞[5]（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》文中指出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。
赵瑜馨[6]（2020）在《电离层扰动的指数研究及模拟》文中指出电离层扰动是空间天气预报的主要任务之一,也是电离层物理研究的重要问题。电离层不仅受到来自上层的太阳活动、地磁活动的影响,还与共存的热层发生耦合,低层的大气活动同样会对电离层产生扰动,因此电离层扰动呈现出复杂、多尺度、不规则的变化特征。当电离层发生扰动时,电子密度发生变化,对远距离短波通信、卫星通信与导航定位、超短波视距雷达系统的工作性能以及航天器的测控产生影响。研究电离层扰动的物理机制及指数预报对于避免空间天气事件的经济损害,维护人类空间活动的安全十分必要。将电离层扰动从背景分离出来一直是电离层扰动研究的核心与难点。白谱法在电离层数据处理中的应用为提取电离层扰动特征提供了一种新的数学方法。基于白谱法构建的单站指数Js、区域指数Jr和全球指数Jp能够很好的反映单站、区域及全球电离层扰动情况,Js空间分布图（Js map）能够直观地反映电离层扰动的二维空间变化特征。本文基于以上三种指数对典型的磁暴及台风过程中电离层的扰动进行研究,验证了该方法在不同扰动强度情况下的可行性与优势。本文首先利用电离层Js指数、Jr指数和Jp指数及太阳、行星际参数对2015年3月“圣帕克里克”事件和2017年9月“中元节”事件中两个G4级磁暴过程及电离层各区域对磁暴的响应过程进行分析。在两次事件中,局地电离层扰动强度相差不大,但“圣帕克里克”事件中由于激波快速压缩导致南向磁场显着增强并持续时间更长,因此电离层呈现大范围长时间的整体扰动,而“中元节”事件中三次ICME只引起南向磁场的短时增强,因而引起的电离层扰动持续时间较短,呈现阶段性区域扰动。在此基础上,本文尝试使用白谱法提取太阳、地磁、电离层及中性大气密度的扰动,并构建新指数。新指数去除了背景趋势,从而可以明显看到上游到下游连锁的响应过程。经过白谱法处理后太阳及电离层指数JF10.7,JSSN,JSSA及Jp TEC中明显去除了F10.7指数、SSN、SA及GTEC中太阳活动周的下降趋势。“圣帕克里克”事件中Dst及AE的原始值和新指数大于“中元节”事件,而Ap指数的原始值和新指数则相反。不同地磁指数的表现不同可能由于观测台站分布地磁纬度不同,使用的地磁场数据种类不同,以及数据时间精度不同造成的。虽然“圣帕特里克”事件中太阳活动均非常强烈,但整体电离层扰动小于“中元节”事件,而300km左右大气密度扰动大于“中元节”。这可能是由于“圣帕特里克”事件中顶部电离层等离子体密度突然增加,造成F2层以下的电子密度偏低,太阳风能量被顶部电离层捕获造成的。电离层不仅受到上层太阳活动、地磁活动以及与之共存的热层耦合作用的影响,下层中性大气也会对电离层产生影响。本文基于中国区域高分辨率TEC（Total Electron Content）数据以及反映电离层空间变化特征的二维Js map,对2013年9月超强台风“天兔”期间的电离层扰动情况进行研究,给出了电离层对台风的二维响应特征。研究发现,台风路径附近区域电离层扰动最强,并且台风接近大陆（包括大的岛屿）时电离层活动可能会改变。此外,本文利用三维电离层/热层耦合模型GITM-R模拟了2016年9月台风“莫兰蒂”激发的重力波对我国东南沿海区域电离层的扰动。受限于100km处对电离层及中性大气的观测数据匮乏,下边界重力波强迫输入的确定通过台风GNSS TEC观测的环形电离层行扰参数以及重力波色散关系来进行估算。模拟40min后,距离台风眼位置1000 km内重力波的水平相速度和周期稳定在168.83m/s和17 min,与观测的重力波参数相吻合。电离层TEC扰动的大小随时间逐渐增加,扰动从圆心径向向外扩展,且扰动大小各向异性。本文还分析了不同波长及频率的重力波对的电离层扰动的影响,发现扰动幅度与周期呈负相关,与波长呈正相关。
马玉[7]（2020）在《基于GPS TEC的同震电离层扰动研究》文中研究表明目前地震的短临期预报多依赖于观察地震前兆现象,但并非所有地震在震发之前都会出现前兆。由于地震成因很复杂,现有的地下探测技术有限、难度大,我们在地震的中短期预报和临震预报方面还亟待发展。地震、海啸产生的次级压力波会与大气耦合,从而影响电离层中的等离子体,使总电子含量的电子浓度发生变化,因此借助于全球定位卫星系统的对地观测,获得同震电离层总电子含量,对其进行定量、定性的扰动分析,是近年来不断发展的地震研究手段。本文针对GPS总电子含量（TEC）测量与同震电离层扰动分析的一系列原理与方法开展了详细的探究与分析,并以2015年尼泊尔发生的Mw7.8地震为例,利用GPS双频连续观测数据解算并分析TEC同震电离层扰动。论文主要围绕着以下四个版块的内容展开:（1）论述了电离层的基本定义与基本特性,介绍了高层大气的分层结构与电离层电子密度的垂直分层结构、电离层的周期性与非周期性变化及其影响因素、以及多种传统或新兴的电离层探测方式,叙述了地震与大气、电离层耦合的基本理论。此外,收集了国内外学者在GPS电离层领域、总电子含量的扰动分析方面已有的研究背景与理论,并为后续部分进行铺设。（2）介绍了全球定位系统的对地观测方式,结合物理意义,从数学角度阐释了GPS电磁波信号中产生电离层延迟的原因以及GPS双频测距的基本原理与解算公式。详尽地陈述了利用载波相位观测量平滑伪距观测量的原理与意义,对电离层单层模型进行图文说明,以及介绍了基于GPS数据解算总电子含量的原理与方法,并佐以GPS TEC原始值的示例图像。（3）研究分析了几种关于同震电离层扰动的具体数图方法,分别给出示例图像并解释了其意义。同时在时间域内、频率域内对电离层总电子含量的扰动进行了数值与频率值的范围统计,将GPS TEC的时间数据序列进行降噪平滑处理,并对TEC曲线作数字图像分析,系统性地阐明了几种探究同震电离层扰动（CID）传播特性的步骤与方法,包括如何计算TEC同震扰动的水平传播速率、如何获得卫星穿刺点的推移轨迹以及同震电离层扰动沿地表水平传播的方向,并且讲述了判断造成同震电离层扰动的地震相关波（声波、瑞利波与重力波）类型的原理与方法。（4）以2015年发生的尼泊尔Mw7.8地震为例,选取中国地壳运动观测网络（CMONOC）及IGS在地震当天的GPS观测数据解算出总电子含量的具体数值,对地震引起的同震电离层扰动进行数图统计分析与快速傅里叶（FFT）频谱分析,全面深入地探究TEC扰动传播的时空特性。通过数据与图像结果获得震后的总电子含量出现明显扰动异常现象的时间以及持续时长、呈现出的变化趋势,得出扰动由震中向周围震区传播的多个方向、水平传播速率的值与范围,频谱中获得的中心频率值与范围,从而对各自对应为何种地震相关波展开讨论分析。
陈雪涛[8]（2020）在《磁暴期间电离层热层对电动力学和辐射冷却的响应》文中提出电离层和热层是空间天气系统的重要组成部分,涵盖了地球上空60-1000km的大气区域。磁暴期间,有大量来自太阳风与磁层的能量注入。这些能量以粒子沉降和焦耳加热的形式进入到极区高层大气,导致全球热层大气成分、密度、温度以及环流产生剧烈扰动,电离层参量也随之发生显着的变化。同时,受暴时电离层-热层相互耦合作用的影响,磁暴期间电离层和热层呈现出复杂的变化特征。磁暴及其电离层天气效应一直是空间物理和电离层物理学界的研究热点,许多科学问题尚需深入研究。本文围绕磁暴期间电离层和热层对电动力学和辐射冷却的响应展开研究,利用电离层-热层耦合模式分别研究电离层-热层系统在磁暴主相和恢复相期间的变化特征,并利用机器学习方法对磁暴期间热层NO辐射变化建模。本论文主要研究内容和成果如下:1.探究磁暴期间夜间电离层扰动的机制磁暴主相期间,穿透电场和大气行扰引起的风场变化会导致电离层出现剧烈扰动。以往的研究主要关注白天电离层对磁暴的响应,而对夜间电离层的变化特征还缺乏深入的认识。本文利用TIEGCM模式重现了 2003年10月28-29日电离层测高仪观测到的夜间电离层变化的主要特征。通过模式控制实验,甄别电场和风场对电离层扰动的贡献。结果表明,10月29日磁暴主相夜间电离层电子浓度峰值高度长时间抬升,是由行星际磁场Bz南向时北半球极区激发的大气行扰引起的;而磁赤道附近的电离层扰动主要受到电场控制。基于模拟的全球风场,发现磁暴期间极区激发的大气行扰有显着的半球不对称,这是由于极区能量注入在夏季半球强于冬季半球。夏季半球较强的大气行扰能够跨过赤道到达冬季半球,引起冬季半球赤道向风场发生反转,导致电离层峰高降低。我们同时发现,10月28日地磁活动较弱的时候,南半球（夏季半球）形成的大气行扰仍然能跨过赤道引起北半球电离层峰高波状扰动。通过分析磁暴期间的电势发现:Bz南向时,夜侧穿透电场为西向;Bz由南转北向时,午夜前的穿透电场仍然保持西向,而午夜后的穿透电场转为东向。这就导致Bz由南转北向时午夜后的低纬电离层峰高在东向穿透电场和赤道向风的共同作用下进一步抬升。2.阐明NO辐射对暴时热层密度和温度恢复过程的贡献磁暴期间极区注入的能量使得热层迅速增温,随后热层密度会在磁暴恢复阶段迅速恢复,甚至出现过冷却现象。暴时急剧增长的NO辐射很可能是密度过冷却的主要原因。化学反应N（2D）+O2是热层NO的主要产生过程,以往的模拟研究使用该化学过程的常数反应率无法重现热层的过冷却现象,而且模拟的热层恢复时间均长于卫星观测的结果。我们采用温度相关的反应率进行了模拟实验,较好的重现了热层在磁暴恢复相的过冷却现象。对比不同反应系数的模拟研究,发现在给定地磁活动条件下不同模拟实验的总NO辐射冷却没有明显差异,且总的NO辐射冷却会趋向于与焦耳加热和粒子沉降的能量保持平衡。在不同模拟实验中热层恢复过程的差异是由单位质量NO辐射的差异导致。通过分析不同高度的温度演化,发现CHAMP卫星轨道高度处的密度变化与120公里附近NO源区的温度变化较为一致。NO源区的温度过冷却对轨道高度处大气密度过冷却有重要贡献。此外,结合温度、成分和风场高度分布的变化过程,揭示热层密度过冷却不仅受温度影响,还受到中性风的调制。中性风会在磁暴恢复相扰动高层大气的中性成分,从而改变轨道高度处热层大气密度。3.基于机器学习提升暴时NO辐射预测准确度NO辐射是磁暴期间热层主要的冷却源,准确的预测NO辐射对于研究热层的响应过程至关重要。深度学习在空间物理领域已经有了许多成功的应用,该技术可以从大量数据中提取有效地特征。我们利用2002-2015年的SABER观测数据来训练和验证NO辐射的三维卷积神经网络模型。本研究的难点在于单颗卫星提供的三维图像含有大量的缺失数据。正则化损失函数能够消除缺失数据对模型权重更新的影响。基于此损失函数训练的NO辐射三维卷积神经网络模型NOE3D能够很好地预测NO辐射的三维分布。相较于TIEGCM,NOE3D预测的NO辐射的误差更小,同时NOE3D跟观测有更好的相关性。NOE3D在磁暴期间的预测也优于TIEGCM,基本重现了 SABER观测的NO辐射的变化特征。因此,机器学习有效提升了暴时NO辐射预测的准确度。
齐小嫚[9]（2020）在《台风过程电离层扰动的形态特征与顾及地形的可能耦合机理》文中提出电离层作为地球空间环境的重要组成部分,当电离层受到强烈扰动时,由于电子密度梯度和电离层的不规则性,会降低卫星导航定位系统和各类无线电通讯系统的运行性能。而低层大气气象活动引发的小尺度电离层扰动的特征和耦合机理仍未明确。因此,低层大气气象活动引发的电离层扰动规律、影响因素和耦合机理等已成为人们研究的一个重要科学问题。而台风作为最剧烈的地面天气变化之一,研究台风过程中电离层的扰动特征尤为重要。本文将基于多源数据分析台风过程电离层扰动的形态特征,并初步讨论了不同地形条件下台风与电离层扰动的可能耦合机理。（1）基于电离层电子浓度总含量（Total Electron Content,TEC）变化率的指数（Rate of change in the TEC Index,ROTI）分析发现,在11个台风中有7个台风过程中检测到了电离层不规则性扰动。其中菲特、玛莉亚、天鸽和山竹登陆过程中未检测到明确由台风导致的电离层不规则性扰动。妮妲、海马、莎莉嘉、罗莎、凡亚比、麦德姆和蔷薇均在其登陆过程中检测到了电离层不规则性扰动,ROTI的最大值分别为0.55 TECU.min-1、0.8 TECU.min-1、1 TECU.min-1、1.8 TECU.min-1、2.5 TECU.min-1、3.5 TECU.min-1、2.5 TECU.min-1。（2）本文基于多源数据检测到的台风期间电离层的扰动结果具有很好的一致,且检测到的电离层扰动一般出现在台风登陆前后一天和登陆当天,表明这些电离层扰动确实由台风接近海岸或登陆引起。（3）基于不同地形条件结合声重力波初步讨论了电离层扰动的可能耦合机理。结合台风登陆地的地形分析发现,在地势较高地登陆的台风更易检测到显着的电离层扰动。山竹登陆广东沿海地区未检测到显着的电离层扰动。海马登陆后穿过莲花山（海拔1336米）,莎莉嘉登陆后穿过五指山（海拔1867.1米）,麦德姆登陆后穿过台湾中央山脉（中央山脉有62座山峰高度在3000米以上）,三者在登陆过程中均检测到了空间尺度上的TEC扰动,TECGIM-IRI的差值分别为0.5～1.5 TECU0.5～3 TECU、0.5～3 TECU。这一现象可以由地形对声重力波的影响解释。台风登陆地势较高的地区时,由于高地形的阻力效应,空气中的高递减率为声重力波的发展创造了理想的条件,台风影响期间所激发的声重力波可以传播到电离层高度并对电离层产生影响。
尹萍,李博,任丹丹[10]（2019）在《基于多分辨率GPS层析技术的电离层暴时LSTID特征研究》文中进行了进一步梳理利用GPS电离层层析技术探测电离层已经有了数十年的发展,特别在电离层暴时有着独特的优势.文章基于一种多分辨率层析算法,并结合美国东西部地区部分GPS地面数据对2015年3月16日-17日出现的电离层暴进行重构.首先,借助独立的测高仪数据验证多分辨率层析技术对电子密度反演的精度结果,同时也证实了电离层暴时多分辨率层析算法的适用性.其次,通过对美国东部地区2015年3月17日磁扰动最强烈时段的电离层重构,检验由磁暴引起的大尺度电离层行扰（large-scale travelling ionospheric disturbance, LSTID）的存在,并利用总电子含量（total electron content,TEC）数据分析此次电离层行扰的水平特征.同时,通过与非相干散射雷达（incoherent scatter radar, ISR）观测值的对比,借助反演得到的电子密度剖面信息讨论电离层行扰在垂向上的特征.结果表明:此次LSTID的波长为1 200 km左右,周期为50～60 min,以350～400 m/s的波速向西南方向传播,并且电离层行扰（travelling ionospheric disturbance, TID）的垂向电子密度具有较可靠的精度.
二、中国中部地区大尺度电离层行扰的传播特性（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、中国中部地区大尺度电离层行扰的传播特性（论文提纲范文）
（2）电离层等离子体泡的识别与分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| 英文摘要 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.1.1 电离层简介 |
| 1.1.2 电离层等离子体泡简介 |
| 1.2 等离子体泡的观测方法 |
| 1.3 等离子体泡的时空分布规律 |
| 1.4 研究目的与意义 |
| 1.5 研究内容及章节安排 |
| 第2章 近地轨道卫星的地磁测量 |
| 2.1 地磁场介绍 |
| 2.1.1 内源场 |
| 2.1.2 外源场 |
| 2.2 地磁场模型 |
| 2.2.1 国际地磁参考场(IGRF) |
| 2.2.2 地磁建模对数据的要求 |
| 2.3 Swarm卫星 |
| 2.3.1 Swarm背景介绍 |
| 2.3.2 Swarm数据介绍 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 等离子体泡的磁场特征 |
| 3.1 等离子体泡的形成 |
| 3.2 等离子体泡的磁场特征 |
| 3.3 等离子体泡磁场特征的观测 |
| 3.3.1 与等离子体泡相关的磁场扰动 |
| 3.3.2 磁场特征的形成机制 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 等离子体泡的识别 |
| 4.1 等离子体泡的矢量磁场特征 |
| 4.2 等离子体泡的标量磁场特征 |
| 4.3 两种识别等离子体泡的方法对比 |
| 4.4 影响等离子体泡识别的情况分析 |
| 4.4.1 非物理原因引起的磁场波动 |
| 4.4.2 没有磁场波动的等离子体泡 |
| 4.4.3 磁场数据缺失 |
| 4.4.4 不规则形态的等离子体结构 |
| 4.5 与其他常见电离层中小尺度扰动的比较 |
| 4.5.1 等离子体团 |
| 4.5.2 小尺度电离层行扰 |
| 4.5.3 地磁脉动 |
| 4.6 用磁场数据识别等离子体泡的不足 |
| 4.7 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 未来展望 |
| 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）2017年9月强磁暴及引发的电离层扰动（论文提纲范文）
| 0 引 言 |
| 1 “中元节”太阳风暴 |
| 2 极区电离层暴 |
| 3 LSTID在中低纬的传播特性 |
| 4 结 论 |
（4）2017年9月磁暴期间大尺度电离层行进式扰动的传播特性研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 数据和研究方法 |
| 2 观测结果和讨论 |
| 2.1 地磁活动情况 |
| 2.2 暴时电离层扰动变化 |
| 2.3 LSTID传播特性 |
| 3 结论 |
（5）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 |
（6）电离层扰动的指数研究及模拟（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 电离层概述 |
| 1.1.1 电离层基本结构 |
| 1.1.2 光化学过程与输运过程 |
| 1.2 背景电离层 |
| 1.3 电离层扰动 |
| 1.3.1 太阳活动及其地磁效应对电离层的扰动 |
| 1.3.2 低层大气活动对电离层的扰动 |
| 1.4 研究意义 |
| 1.5 本文主要内容 |
| 1.6 章节安排 |
| 第2章 电离层扰动的研究方法 |
| 2.1 电离层指数 |
| 2.1.1 电离层指数的研究历史 |
| 2.1.2 白谱法原理及具体算法 |
| 2.2 电离层模式 |
| 2.2.1 电离层模式的研究历史 |
| 2.2.2 GITM-R模式简介 |
| 第3章 磁暴期间电离层扰动的指数研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数据与方法 |
| 3.3 结果与分析 |
| 3.3.1 “圣帕特里克”事件 |
| 3.3.2 “中元节”事件 |
| 3.3.3 两个事件中空间天气因果链的指数化分析 |
| 3.3.4 小结 |
| 第4章 台风期间电离层扰动指数化研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数据 |
| 4.3 结果和分析 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 利用GITM模拟台风期间电离层扰动 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 研究方法 |
| 5.2.1 模式描述及网格设置 |
| 5.2.2 同心重力波强迫估算 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 对台风“莫兰蒂”的模拟 |
| 5.3.2 不同波长及频率的重力波下TEC扰动大小 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.1.1 主要研究结果 |
| 6.1.2 创新性分析 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 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 |
（7）基于GPS TEC的同震电离层扰动研究（论文提纲范文）
| 作者简介 |
| 中文摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 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 |
| 1.3.3 论文章节安排 |
| 第二章 电离层基本特性与TEC探测原理 |
| 2.1 电离层的基本特性 |
| 2.1.1 电离层的定义 |
| 2.1.2 电离层的变化与其影响因素 |
| 2.1.3 电离层的观测方式 |
| 2.2 地震-大气-电离层耦合原理 |
| 2.3 基于GPS观测解算电离层TEC |
| 2.3.1 电离层延迟 |
| 2.3.2 克罗布歇电离层模型 |
| 2.3.3 GPS双频观测解算TEC |
| 第三章 同震电离层扰动分析研究 |
| 3.1 同震电离层扰动序列的获取方法 |
| 3.1.1 观测数据预处理 |
| 3.1.2 Savitzky-Golay滑动滤波 |
| 3.1.3 数据整理 |
| 3.2 同震电离层扰动的时频分析 |
| 3.2.1 CID时间序列的统计分析 |
| 3.2.2 CID的傅里叶频谱分析 |
| 3.3 CID时空传播特性的探究 |
| 3.3.1 CID水平传播速率计算方法 |
| 3.3.2 CID传播方向获取方法 |
| 3.3.3 扰动类型的判断方法 |
| 第四章 尼泊尔震例的CID分析 |
| 4.1 尼泊尔地震与GPS数据概述 |
| 4.2 GPS数据计算TEC的结果 |
| 4.2.1 双频解算获得的TEC原始值 |
| 4.2.2 S-G滤波提取的CID值 |
| 4.3 CID的时频统计分析与对比 |
| 4.3.1 时间序列的统计结果 |
| 4.3.2 FFT频谱分析结果 |
| 4.3.3 CID时频图的比对分析 |
| 4.4 探究CID的时空特性与类型 |
| 4.4.1 水平传播速率的计算结果 |
| 4.4.2 穿刺点轨迹的方向 |
| 4.4.3 CID类型的探究 |
| 第五章 研究成果与展望 |
| 5.1 研究成果与结论 |
| 5.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
（8）磁暴期间电离层热层对电动力学和辐射冷却的响应（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 热层概述 |
| 1.1.1 大气垂直结构 |
| 1.1.2 热层的辐射加热和冷却 |
| 1.1.3 热层大气环流 |
| 1.2 电离层概述 |
| 1.2.1 电离层垂直分层 |
| 1.2.2 动力学过程 |
| 1.3 电离层-热层耦合 |
| 1.3.1 离子拖曳 |
| 1.3.2 发电机效应 |
| 1.4 电离层和热层对磁暴的响应 |
| 1.4.1 热层对磁暴的响应 |
| 1.4.2 电离层对磁暴的响应 |
| 1.5 本文研究目的和主要内容 |
| 第二章 电离层-热层耦合模式与机器学习介绍 |
| 2.1 电离层-热层耦合模式介绍 |
| 2.1.1 模型简介 |
| 2.1.2 热力学方程 |
| 2.1.3 电离层方程 |
| 2.1.4 模式输入 |
| 2.2 机器学习简介及其在空间物理的应用 |
| 2.2.1 机器学习简介 |
| 2.2.2 机器学习常用模型及其在空间物理的应用 |
| 第三章 磁暴期间夜间电离层的模拟研究 |
| 3.1 研究背景 |
| 3.2 TIEGCM的参数设置 |
| 3.3 模拟实验结果与讨论 |
| 3.4 本章总结 |
| 第四章 磁暴恢复相热层过冷却现象的模拟研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 CHAMP和TIMED/SABER卫星数据介绍 |
| 4.3 TIEGCM模式中NO的化学过程 |
| 4.4 TIEGCM模拟结果和讨论 |
| 4.4.1 太阳辐射通量变化对热层密度的影响 |
| 4.4.2 N(~2D)+O_2不同反应系数的模拟结果 |
| 4.4.3 NO辐射的高度分布 |
| 4.4.4 中性温度的恢复过程以及中性风的作用 |
| 4.5 本章总结 |
| 第五章 基于深度神经网络的一氧化氮辐射三维模型 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 三维卷积神经网络及损失函数 |
| 5.2.1 三维卷积神经网络 |
| 5.2.2 损失函数 |
| 5.3 NOE3D模型结果 |
| 5.3.1 相关性分析 |
| 5.3.2 测试集的误差分布 |
| 5.4 2010年4月5日磁暴事件 |
| 5.5 讨论和小结 |
| 第六章 工作总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果 |
（9）台风过程电离层扰动的形态特征与顾及地形的可能耦合机理（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 电离层对台风响应的国内外研究进展 |
| 1.2.2 电离层扰动耦合机理的国内外研究进展 |
| 1.3 本文的研究内容 |
| 第二章 研究数据与方法 |
| 2.1 研究数据 |
| 2.2 研究方法 |
| 2.2.1 电离层TEC变化率指数 |
| 2.2.2 二阶算子法 |
| 2.2.3 GIM与 IRI-Plas2017的TEC差值算法 |
| 2.2.4 电离层振幅闪烁指数 |
| 2.3 本章小结 |
| 第三章 登陆不同地形区域台风过程电离层扰动的形态特征 |
| 3.1 台风与太阳、地磁活动 |
| 3.2 基于ROTI分析台风过程电离层的不规则性扰动 |
| 3.3 本章小结 |
| 第四章 基于多源数据分析台风过程电离层的扰动特征 |
| 4.1 电离层振幅闪烁指数 |
| 4.2 电离层数字测高仪 |
| 4.3 单站GPS-TEC时间序列 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 顾及地形的台风-电离层扰动的耦合机理 |
| 5.1 电离层扰动的耦合机理-声重力波 |
| 5.2 台风在不同地形登陆过程中电离层TEC的形态特征 |
| 5.3 不同地形条件下台风-电离层扰动的可能耦合机理 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 主要结论 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 下一步研究 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 个人简介 |
（10）基于多分辨率GPS层析技术的电离层暴时LSTID特征研究（论文提纲范文）
| 引 言 |
| 1 磁暴地磁指数分析 |
| 2 观测数据及多分辨率层析技术 |
| 2.1 观测数据 |
| 2.2 多分辨率层析技术 |
| 3 层析结果与测高仪数据对比 |
| 4 美国东部地区TID层析观测结果 |
| 4.1 TID水平特性分析 |
| 4.2 TID垂向特性分析 |
| 5 结 论 |
四、中国中部地区大尺度电离层行扰的传播特性（论文参考文献）
- [1]SWARM卫星观测到的一次台风消亡产生的电离层扰动[J]. 杜晓辉,张学民. 地球与行星物理论评, 2021(06)
- [2]电离层等离子体泡的识别与分析[D]. 李博. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2021(01)
- [3]2017年9月强磁暴及引发的电离层扰动[J]. 尹汇民,孔建,安家春,王泽民. 地球物理学进展, 2021(01)
- [4]2017年9月磁暴期间大尺度电离层行进式扰动的传播特性研究[J]. 魏乐惠,姜春华,赵正予. 地球物理学进展, 2021(02)
- [5]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)
- [6]电离层扰动的指数研究及模拟[D]. 赵瑜馨. 中国气象科学研究院, 2020(03)
- [7]基于GPS TEC的同震电离层扰动研究[D]. 马玉. 中国地震局地震研究所, 2020(01)
- [8]磁暴期间电离层热层对电动力学和辐射冷却的响应[D]. 陈雪涛. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [9]台风过程电离层扰动的形态特征与顾及地形的可能耦合机理[D]. 齐小嫚. 南京信息工程大学, 2020(02)
- [10]基于多分辨率GPS层析技术的电离层暴时LSTID特征研究[J]. 尹萍,李博,任丹丹. 电波科学学报, 2019(05)