基于GPS数据的电离层TEC梯度异常探测研究

论文摘要

电离层的总电子含量（Total Electron Content,TEC）梯度特性多年以来一直是电离层研究方面的重要课题。本文介绍了一种基于多分辨率层析技术的TEC梯度异常探测方法,验证了多分辨率层析技术在磁暴时期和磁平静时期的有效性,依据TEC梯度的范围、成因等因素,从不同的角度出发展开对电离层TEC梯度特性的研究。首先,为了有效的探测电离层结构,介绍了基于全球定位系统（Global Positioning System,GPS）数据的多分辨率电离层层析成像技术,并对比了单分辨率层析技术和测高仪的数据,分析磁暴时期和磁平静时期该方法的精度。结果表明:无论在磁平静时期还是磁暴时期,多分辨率层析技术的反演精度都要比单分辨率高,可以较准确的反映电离层电子密度分布情况。其次,利用多分辨率层析技术研究了电离层的TEC梯度。研究表明:磁平静时期,低纬地区的TEC梯度在所选的四个季节的日期中都表现出了最强的梯度变化,且大都为南北梯度,中纬地区的TEC梯度变化略小,但开始出现不规则的局部TEC梯度,高纬地区基本没有大范围的TEC梯度,但局部不规则TEC梯度最多;研究磁暴和磁平静时期的小范围的TEC梯度时,通过引入△TEC变量,分析出磁暴对小范围TEC梯度有较大的影响,并从不同方向上对TEC梯度进行讨论;研究中国东部的TEC站间梯度异常特性时,由GPS第28号卫星观测数据计算出香港地区电离层TEC梯度数值最高达到48.03mm/km,并就TEC梯度异常对陆基增强系统（Ground-Based Augmentation Systems,GBAS）的影响进行讨论。最后,由于电离层扰动是导致TEC梯度异常的主要原因之一,因此研究了电离层扰动中的一种——电离层行扰引发的TEC梯度异常。结果表明:磁暴时期出现了大尺度的电离层行扰（Large-Scale Travelling Ionospheric Disturbances,LSTID）,分为两个阶段,第一阶段的LSTID波长为1200km左右,周期为50-60min,以350-400m/s的波速向西南方向传播,第二阶段出现了“超级”LSTID,覆盖范围巨大,波长较大,并分析了电离层垂向电子密度信息,对LSTID的成因做了评估;分析TEC重构图时发现,在LSTID期间对应区域的电离层大范围TEC异常梯度比较明显,且LSTID的幅度越大,对TEC梯度的影响越显著。

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文章来源

类型: 硕士论文

作者: 李博

导师: 尹萍,闻德保

关键词: 电离层梯度异常,多分辨率电离层层析技术,磁暴,电离层行扰

来源: 中国民航大学

年度: 2019

分类: 基础科学

专业: 自然地理学和测绘学

单位: 中国民航大学

基金: 国家科技部重点研发计划项目(2018YFF01013702)

分类号: P228.4

DOI: 10.27627/d.cnki.gzmhy.2019.000024

总页数: 70

文件大小: 4604K

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