【摘 要】
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地球大气层中的电离层的电子密度分布不均匀,存在各种尺寸的不规则结构,无线电波穿越电离层中的不规则结构传播时可能导致信号衰落和相位随机起伏,我们称之为电离层闪烁现象。电离层闪烁是对电子信息系统影响最为严重的一种现象。电离层闪烁会降低全球导航卫星系统(GNSS)的性能和服务质量,严重时造成信号中断从而导致多种地空通信系统无法正常工作,因此电离层闪烁研究具有重要意义。本文开展了两方面的研究,一是利用北极
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地球大气层中的电离层的电子密度分布不均匀,存在各种尺寸的不规则结构,无线电波穿越电离层中的不规则结构传播时可能导致信号衰落和相位随机起伏,我们称之为电离层闪烁现象。电离层闪烁是对电子信息系统影响最为严重的一种现象。电离层闪烁会降低全球导航卫星系统(GNSS)的性能和服务质量,严重时造成信号中断从而导致多种地空通信系统无法正常工作,因此电离层闪烁研究具有重要意义。本文开展了两方面的研究,一是利用北极黄河站三频信标接收系统的信号强度数据,对2011年10月至2017年9月期间极区电离层VHF波段振幅闪烁进行了统计分析,并研究了振幅闪烁对地磁活动的响应情况;二是利用本实验室在我国南宁布设的电离层闪烁观测站的GPS双频信标数据,研究了2013年1月至2014年12月期间低纬电离层L波段相位闪烁的统计特征以及相位闪烁与TEC起伏、振幅闪烁的相关联系,得到以下结果:(1)极区VHF波段振幅闪烁非常频繁,S4指数在0.3到0.4之间的出现率最高,S4指数大于0.6的强闪烁事件发生率接近70%;极区VHF波段振幅闪烁的季节分布特征不明显,相对而言冬季最高,夏季最低,春秋居中,夏季的强日照和极昼现象可能对VHF电波强振幅闪烁的发生率有抑制作用,对中等强度和弱闪烁的发生有一定程度的促进作用;闪烁的地方时分布特征不明显,整体而言上午10点前后发生率最高,日落后次之;闪烁发生率的地方时分布随季节变化差异显著,秋冬季的强闪烁发生率极大出现在上午10点前后和日落前后,从午夜后到黎明前有1个主极小,午后有1个次极小,夏季强闪烁发生率在一天中出现多个极小,从正午到午夜的几个极小尤为显著;强地磁活动对VHF波段强闪烁的发生有抑制作用,而对中等强度和弱闪烁的发生有一定的促进作用。(2)低纬电离层L1和L2波段的相位闪烁指数分别在0.5至0.6之间和0.4至0.5之间出现率最高,L2波段的相位闪烁指数低于L1波段;春秋季的相位闪烁发生率高于冬夏,并呈现出明显的春秋不对称性;相位闪烁发生率的地方时分布特征表现为夜间闪烁发生率高于白天,闪烁活动主要出现在日落后至黎明前,这与低纬地区日落后不规则体的形成密切相关;相位闪烁指数和TEC起伏指数存在显著的线性相关,表明TEC起伏指数可以有效地量化相位闪烁强度,大尺度不规则结构的折射作用是引起低纬相位闪烁的主要原因;相位闪烁指数和振幅闪烁指数存在显著的相关性,表明振幅闪烁与相位闪烁一般伴随出现,引起低纬电离层闪烁的大尺度及小尺度不规则结构同时存在。此外,少量个例分析表明低纬相位闪烁指数、S4指数和TEC起伏指数存在很好的对应关系。
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