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电离层电子密度对寒潮天气的响应研究

张雅雯  
【摘要】:由于电离层活动与太阳活动、地磁活动和低层大气气象活动密切相关,电离层的气象控制研究一直是电离层研究领域的一个重要方向。本文采用美国海洋局提供的地磁指数数据、中国寒潮年鉴提供的寒潮数据,以及地球系统科学数据共享网提供中国区域的25个观测站获取TEC观测数据。研究寒潮期间,电离层电子密度发生明显变化,并且与地面温度、地面压强有较明显的相关关系。本文采用时序叠加、简单相关分析和偏相关分析等方法,着重对寒潮期间中低纬电离层电子密度的相应关系以及电子密度和地面温度、地面压强的关系进行了较为深入和系统的研究。分析结果如下: (1)电离层电子密度对寒潮过境比较敏感,出现整体波动,呈现高-低-高的态势; (2)五次多项式拟合结果表明,在寒潮过境前后分别有一次电离层电子密度增大过程,在标准日前后电离层电子密度达到最低; (3)电离层电子密度对寒潮过境的响应可能是重力波在与背景风场相互作用下,加速上传到电离层高度,导致电离层电子密度发生变化。 (4)在寒潮过境期间,地面温度与电离层电子密度的相关性较好,地面压强与电离层电子密度的对应关系则较复杂; (5)拟合结果表明,地面温度—电离层电子密度拟合曲线呈现出类似正弦曲线形式的波动,地面压强—电离层电子密度拟合曲线也呈现出类似正弦曲线形式的波动,但拟合效果有待改进; (6)寒潮过境期间地面温度、压强与电离层电子密度之间密切相关,随着寒潮的过境这种相关程度大幅度降低。 本文获得的上述结果有助于深入理解电离层与低层大气的耦合联系,同时对精确描述和准确预报电离层空间天气也具有重要参考作用。


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