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电离层暴与行扰的GPS台网监测与分析

鲁芳  
【摘要】:本文利用分布在武汉、安陆、荆州三地的GPS接收机组成的局域GPS台网的观测数据和位于武汉大学校园内的GPS卫星电波闪烁监测站数据,着重考察了两次强烈磁暴期间电离层暴和行进式电离层扰动特征。此外,还对单站GPS卫星L-波段电波闪烁监测进行了初步的探索。本文的主要研究工作及其成果如下: 1、设计了一套GPS台网TEC观测的数据预处理方法和从台网观测数据估算TID传播参量的专用算法。其中研究得到的消除不同接收机之间的系统误差的方法效果明显,有所创新。 2、对发生在2001年3月31日和4月11日的两个大磁暴期间的电离层暴的特征进行了分析。结果表明,2001年3月31日电离层TEC的响应整体表现为正暴相。2001年4月11日电离层TEC的响应表现为主相期间正暴相和负暴相交替出现的特征;恢复相期间以负暴相为主。研究结果对于深入了解电离层暴的形态学特征和空间天气预测具有基础性的意义。 3、依据GPS台网观测数据,运用本文给出的电离层行扰分析方法,研究了发生在上述两个大磁暴主相期间的电离层行扰现象。结果表明,这两个大磁暴主相期间均出现从极区向赤道传播的TID,扰动的平均幅度超过10~(16)el./m~2,平均水平相速度分别为360±58m/s和371±37m/s,平均水平波长分别为860km和959km,扰动主周期在37~41min之间,水平传播方位角为184.8°±8.2°和185.6°±0.4°。 4、利用单站GPS闪烁监测系统,分析了发生于2003年的三次闪烁事件,分析结果发现,在地方时午夜前后,出现中等强度电波闪烁和较强闪烁的同时,都伴随有TEC波状扰动出现,这表明不同尺度电离层不规则结构之间存在某种内在的联系。


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