基于小波分解与重构方法研究电离层偶发E层 被引量：2

1

作者 王栖溪 牛俊 +2 位作者 方涵先 范鑫 包赟 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第2期240-245,共6页

电离层不规则体对卫星导航、通信、雷达系统等有重要影响。通过数值模拟及与实测数据的对比,论证基于小波分解与重构方法实现利用掩星数据反演电离层不规则体的可行性。以电离层偶发E层为例,利用国际参考电离层(IRI)模拟背景电离层电子... 电离层不规则体对卫星导航、通信、雷达系统等有重要影响。通过数值模拟及与实测数据的对比,论证基于小波分解与重构方法实现利用掩星数据反演电离层不规则体的可行性。以电离层偶发E层为例,利用国际参考电离层(IRI)模拟背景电离层电子密度分布,利用掩星探测的水平电子密度总含量δ_(ht)反演不规则体信息,并与模拟数据进行比较。对2009年7月1-8日的COSMIC掩星数据进行小波分解与重构,将结果与SPIDR提供的地面观测数据进行对比。数值模拟及与实测数据的对比结果均表明,该方法能够较为准确地得到电离层不规则体的高度和强度信息,这对于电离层不规则体研究具有重要意义。 展开更多

关键词 偶发E层 掩星反演 小波分解与重构

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基于法拉第旋转角的TEC反演技术研究

2

作者 李庆丰 方涵先 +1 位作者 唐满 龙燕飞 《电波科学学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期538-547,共10页

基于星载船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)法拉第旋转角的测量原理,提出一种计算全球电离层电子总含量(total electron content,TEC)的新方法.通过“天拓五号”卫星上搭载的AIS接收机和极化天线,利用极化天线接... 基于星载船舶自动识别系统(automatic identification system,AIS)法拉第旋转角的测量原理,提出一种计算全球电离层电子总含量(total electron content,TEC)的新方法.通过“天拓五号”卫星上搭载的AIS接收机和极化天线,利用极化天线接收到的功率信息计算出法拉第旋转角,通过TEC与法拉第旋转角之间的转换关系反演出TEC值,并基于Kriging方法估算出的TEC值进行区域TEC地图的构建.结果表明,利用本文方法测量出的TEC值与IGS探测到的TEC值最大误差比例为10%左右,误差一般在0.3~0.8 TECU,估计值与IGS探测到的TEC值最大相差1.5 TECU.估算结果与IGS探测得到的TEC值具有很好的一致性,验证了本文方法的可行性. 展开更多

关键词 法拉第旋转角 星载自动识别系统(AIS) 电离层电子总含量(TEC)测量 区域地图 实时监测

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基于星载AIS数据的TEC测量方法 被引量：1

3

作者 罗坳柏 龙燕飞 +3 位作者 陈利虎 方涵先 余孙全 倪久顺 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期366-375,共10页

基于星载船舶自动识别系统(AIS),提出一种计算全球电离层电子总含量(TEC)的方法。通过在卫星上搭载两个相互垂直的线极化天线,测量AIS信号穿过电离层时的法拉第旋转角,再通过法拉第旋转角与TEC的关系估算TEC。基于天拓五号卫星的AIS数... 基于星载船舶自动识别系统(AIS),提出一种计算全球电离层电子总含量(TEC)的方法。通过在卫星上搭载两个相互垂直的线极化天线,测量AIS信号穿过电离层时的法拉第旋转角,再通过法拉第旋转角与TEC的关系估算TEC。基于天拓五号卫星的AIS数据进行了实验验证,并分析了硬件设备误差和观测参数误差对结果造成的影响。实验表明,本方法测量出的TEC值与基于全球定位系统(GPS)测量的TEC值差值平均为0.762 TECU,证明了此方法的可行性。与现有的TEC测量方法相比,该方法只需利用现有的AIS系统,无需部署地面站,可大幅提高数据更新速率。 展开更多

关键词 星载AIS 法拉第旋转角 TEC 卫星

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赤道低纬电离层瑞利-泰勒不稳定性初始扰动波数的临界值

4

作者 孙志强 方涵先 +1 位作者 汪四成 马杰 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2018年第6期871-878,共8页

在文献[1]推导的基础上将不稳定判据扩展到±30°磁纬之间的低纬地区.为研究初始扰动波数对等离子体泡的影响,分析了λ_(min)随初始扰动波数的变化规律,选择二分法计算λ_(min)=1时的临界波数α_c,并分析α_c随经纬度、太阳活... 在文献[1]推导的基础上将不稳定判据扩展到±30°磁纬之间的低纬地区.为研究初始扰动波数对等离子体泡的影响,分析了λ_(min)随初始扰动波数的变化规律,选择二分法计算λ_(min)=1时的临界波数α_c,并分析α_c随经纬度、太阳活动、季节、地方时以及水平东向电场强度的变化.主要结论如下:α_c随经纬度、季节、太阳活动以及地方时的变化规律和等离子体泡及闪烁活动的规律基本一致,α_c越小,等离子体泡越容易产生;水平东向电场增强有利于等离子体泡形成.α_c的值对人工影响电离层时选择最优扰动条件具有一定的指导意义. 展开更多

关键词 初始扰动波数 R-T不稳定性 等离子体泡发生率

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FY-3A观测的次南大西洋异常区形成机理

5

作者 马杰 薛炳森 +5 位作者 方涵先 翁利斌 周雅琴 夏际炉 卢晓姗 孙志强 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第1期69-75,共7页

研究FY-3A卫星观测到的内辐射带质子通量分布,发现3～5 MeV能道出现除南大西洋异常区以外的第二个异常区.该异常区是一个质子通量的次极值区,由于该质子通量极值区比主南大西洋异常区强度弱、面积小,因此称之为次南大西洋异常区.通过在... 研究FY-3A卫星观测到的内辐射带质子通量分布,发现3～5 MeV能道出现除南大西洋异常区以外的第二个异常区.该异常区是一个质子通量的次极值区,由于该质子通量极值区比主南大西洋异常区强度弱、面积小,因此称之为次南大西洋异常区.通过在主南大西洋异常区和次南大西洋异常区分别选取有代表性的样本点进行研究,发现内辐射带质子通量随投掷角近似呈正态分布,当投掷角在90°附近时,质子通量出现极大值;当投掷角大于120°或者小于60°时,质子通量几乎为零.此外,主南大西洋异常区质子通量在各个能道均为完全各向异性,次南大西洋异常区质子通量随着能道增高逐渐趋于各向同性.通过NOAA观测数据对此规律进行了验证,并由此解释了次南大西洋异常区的形成机理. 展开更多

关键词 风云3A 次南大西洋异常区 投掷角分布

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基于一维模型的高频电波加热电离层F层数值研究

6

作者 高泽 方涵先 +3 位作者 刘赛赛 孙凌峰 白钧水 马杰 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期613-622,共10页

基于电离层一维仿真加热模型,详细介绍了模型中电子的动量方程、连续性方程、能量方程和各类参量表达式,利用对角矩阵追赶法数值求解电离层F层加热过程,分析了不同时次电子数密度和电子温度的变化,讨论了不同频率和不同功率电波加热的情... 基于电离层一维仿真加热模型,详细介绍了模型中电子的动量方程、连续性方程、能量方程和各类参量表达式,利用对角矩阵追赶法数值求解电离层F层加热过程,分析了不同时次电子数密度和电子温度的变化,讨论了不同频率和不同功率电波加热的情形.结果表明:当高频电波加热高电离层时,电子温度迅速增加,并很快趋近于饱和状态;电子密度的变化较为迟缓,但在加热过程中其变化幅度却越来越大;电子密度变化量在沿磁场方向上形成空洞和上下稠团两峰一谷构型;频率越大、功率越高的电波加热时,电子密度的变化也越大,但存在一适值频率的电波对电子温度的影响最小. 展开更多

关键词 人工影响电离层 高频电波加热 数值模拟

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空间物理学最新进展与展望 被引量：4

7

作者 王赤 窦贤康 +11 位作者 龚建村 傅绥燕 张绍东 张晓敏 曹晋滨 杨惠根 吴健 王劲松 夏利东 邓晓华 肖伏良 方涵先 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期1-9,共9页

空间物理学是人类进入空间时代后迅速发展的一门新兴交叉学科,特别是进入新世纪后国内外都取得了辉煌的成就.本文简要介绍空间物理领域近年来取得的重要进展、重要成果、国内外发展趋势,以及未来发展的重点方向.

关键词 空间物理 空间天气 空间探测

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基于FY-2G静止气象卫星资料的对流初生预警 被引量：4

8

作者 卜茂宾 白洁 +1 位作者 周著华 方涵先 《气象水文海洋仪器》 2018年第1期8-13,共6页

文章基于FY-2G静止气象卫星数据和Mecikalski等人提出的八分法,利用多小波融合、积云掩膜、金字塔图像和面积重叠法得到了对流初生预警算法。根据FY-2G静止气象卫星和GOES静止气象卫星在分辨率以及八分法研究区域上的差别,通过一系列实... 文章基于FY-2G静止气象卫星数据和Mecikalski等人提出的八分法,利用多小波融合、积云掩膜、金字塔图像和面积重叠法得到了对流初生预警算法。根据FY-2G静止气象卫星和GOES静止气象卫星在分辨率以及八分法研究区域上的差别,通过一系列实验对对流初生预警指标和其阈值进行调整和修改。并对北京地区的两次强对流天气过程进行对流初生预警研究,所得预警结果与多普勒天气雷达进行对比验证分析。其结果表明:对流初生预警算法能够提前30~40min预警出北京地区的对流初生过程,说明了算法的可行性和有效性,为短时灾害性天气的预警提供理论支持。 展开更多

关键词 强对流天气 对流初生预警 FY-2G卫星资料

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磁暴期间全球TEC扰动特性分析 被引量：4

9

作者 杨鼎 方涵先 +1 位作者 杨升高 汪四成 《空间科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期524-530,共7页

磁暴期间白天电离层总电子含量(TEC)大幅度扰动.TEC扰动与磁暴发生时的世界时(UT)有关.利用7年的数据对TEC对磁暴的响应进行统计研究.结果显示,磁暴期间白天TEC增大明显,且在午后TEC的增大比例有一个高峰.在18:00 UT-04:00 UT,南美地区... 磁暴期间白天电离层总电子含量(TEC)大幅度扰动.TEC扰动与磁暴发生时的世界时(UT)有关.利用7年的数据对TEC对磁暴的响应进行统计研究.结果显示,磁暴期间白天TEC增大明显,且在午后TEC的增大比例有一个高峰.在18:00 UT-04:00 UT,南美地区与其他地区相比TEC增长较大,这可能与白天的光照有关,为了研究TEC变化与磁暴的关系,结合同样时间段的Dst指数,把TEC数据分为磁暴日(Dst<-100 nT)和平静日(Dst>-50nT).研究发现,将TEC前移2 h,低纬日侧地区TEC增大值随着世界时的变化与Dst变化的负相关性较好,相关系数为-0.75.在中纬度地区,将TEC扰动前移1h,相关系数为-0.61.这可能是行进式大气扰动携带着赤道向的子午风,由极区向低纬传播引起.可以认为,TEC的变化可能是由磁暴引起的.在高纬地区,TEC增大值随着世界时的变化与Dst变化的相关性较差.这可能是由于太阳高度角较低,光辐射通量较小,导致电子密度的增加不明显. 展开更多

关键词 磁暴 TEC扰动 DST 相关性

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电离层H_2O释放扰动效应的数值模拟研究 被引量：1

10

作者 高泽 方涵先 汪四成 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期39-49,共11页

为充分研究化学物质在电离层释放的扰动效应和后期发展效果,基于化学物质在电离层的扩散模型、化学反应和电离层扩展F的控制模型,通过电离层H_2O的释放,研究电子e,H_2O,O^+和H_2O^+共4种粒子的分布状态,分析点源、多源和线源释放对电离... 为充分研究化学物质在电离层释放的扰动效应和后期发展效果,基于化学物质在电离层的扩散模型、化学反应和电离层扩展F的控制模型,通过电离层H_2O的释放,研究电子e,H_2O,O^+和H_2O^+共4种粒子的分布状态,分析点源、多源和线源释放对电离层的扰动效果,比较不同高度、不同量和不同时间释放的影响结果,模拟夜间释放后期所激发的扩展F发展差异.结果表明,H_2O在电离层释放后,能有效耗散背景电子形成空洞,O^+和H_2O^+数密度呈椭圆形分布;点源、多源和运动目标线源等不同释放方式对电离层的扰动效果不同,证实了人工影响一定形态和区域电离层的可能性;H_2O释放扰动幅度,低层大于高层,白天强于夜晚,释放量越多扰动越突出;夜间化学释放能激发扩展F,并且释放量越多,激发效果越好. 展开更多

关键词 化学物质释放 电离层扰动 电离层洞 扩展F

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预加热时间对低电离层预加热幅度调制的影响 被引量：1

11

作者 杨鼎 方涵先 +1 位作者 马强 汪四成 《空间科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2017年第1期59-66,共8页

基于电离层连续方程和能量方程,建立预加热模式下低电离层幅度调制加热理论模型,模拟大功率电波幅度调制电离层电导率和电流随时间的变化,分析预加热时间对幅度调制产生的极低频/甚低频(ELF/VLF)强度的影响.结果表明,低电离层中的电流... 基于电离层连续方程和能量方程,建立预加热模式下低电离层幅度调制加热理论模型,模拟大功率电波幅度调制电离层电导率和电流随时间的变化,分析预加热时间对幅度调制产生的极低频/甚低频(ELF/VLF)强度的影响.结果表明,低电离层中的电流能够被大功率电波有效调制,可以作为ELF/VLF电波的辐射源.预加热幅度调制模式在预加热时间较长时效果更明显.在考虑能耗的情况下,当有效辐射功率为200 MW及高频波的调制频率f_(ELF/VLF)为1 kHz时,预加热幅度调制模式辐射ELF/VLF加热0.1 s时效果最好,强度可提高约7.95 dB. 展开更多

关键词 预加热幅度调制 极低频/甚低频 加热时间 数值模拟

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南京地区斜向加热电离层效应数值模拟 被引量：1

12

作者 郭哲 方涵先 +4 位作者 赫英明 杨鼎 马杰 敬文琪 王世旗 《空间科学学报》 CSCD 北大核心 2017年第5期531-537,共7页

与垂直加热相比,斜向加热电离层具有灵活性高、影响范围广和便于实际操作等优势.在非偏区考虑欧姆吸收,基于电子能量方程和连续性方程构建电波斜向加热低电离层的物理模型,并利用IRI-2007和NRLMSISE-00经验模型提供的背景参数对南京地... 与垂直加热相比,斜向加热电离层具有灵活性高、影响范围广和便于实际操作等优势.在非偏区考虑欧姆吸收,基于电子能量方程和连续性方程构建电波斜向加热低电离层的物理模型,并利用IRI-2007和NRLMSISE-00经验模型提供的背景参数对南京地区斜向加热低电离层进行数值模拟,对比不同加热条件下电子温度和电子密度的扰动情况.研究结果表明:电波加热效果随入射仰角和有效辐射功率的增大而增大;电子温度和电子密度增幅随电波频率增大而减小;X波模比O波模造成的电子温度扰动幅度和电子密度扰动幅度更大,同时X波模比O波模能更快地使电子温度和电子密度达到稳定状态;一定范围内较小仰角、较低频率、较大有效辐射功率的电波能使电子密度更快达到稳定,后两者还能加快电子温度达到稳定的过程;电子温度达到稳定所需时间随入射电波仰角呈单峰变化,仰角为62°时达到最大. 展开更多

关键词 无线电波 低电离层 斜向加热 电子温度 电子密度

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