低緯GNSS電離層閃爍逐日變化控制因素及預(yù)報方法研究.pdf

1、電離層閃爍是指無線電波信號在電離層中傳播時，電離層中電子密度不規(guī)則體導(dǎo)致無線電波信號的振幅、相位和極化角出現(xiàn)快速隨機起伏的現(xiàn)象。電離層閃爍會導(dǎo)致無線電信號衰落甚至中斷，隨著 GNSS的廣泛使用，低緯地區(qū) GNSS電離層閃爍預(yù)報成為了研究熱點。而低緯地區(qū)GNSS電離層閃爍逐日變化十分顯著，因此，對低緯GNSS電離層閃爍逐日變化控制因素的研究有利于我國低偉地區(qū)GNSS電離層閃爍的預(yù)測。三亞（地理坐標：18.3°N，109.6°E；地磁緯度：

2、8.27°N）、深圳（地理坐標：22.59°N，113.97°E；地磁緯度：12.59°N）和桂林（地理坐標：25.29°N，110.33°E；地磁緯度：15.04°N）均屬于我國低緯地區(qū)，電離層閃爍出現(xiàn)頻繁且影響嚴重。本文利用2011年至2013年 C/NOFS（Communications/Navigation Outage Forecasting System，即通信/導(dǎo)航中斷預(yù)報系統(tǒng)）衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)、IGS提供的全球 VTEC數(shù)據(jù)

3、以及三亞、深圳和桂林三地的GNSS電離層閃爍觀測數(shù)據(jù)，開展了相關(guān)研究。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴開發(fā)了C/NOFS衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)后處理程序，并驗證了本文C/NOFS衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)提取方法的正確性。⑵利用2011年至2013年C/NOFS衛(wèi)星觀測數(shù)據(jù)和桂林GNSS電離層閃爍觀測數(shù)據(jù)，分析了日落期間磁赤道上空的等離子體垂直漂移速度對桂林GNSS電離層閃爍逐日變化的影響。分析結(jié)果表明，閃爍日日落期間等離子體垂直漂移速度較非閃爍日更大，即電

4、離層 F層?xùn)|向電場反向前增強的強度更大。分析 IGS提供的全球 VTEC數(shù)據(jù)后發(fā)現(xiàn)，閃爍日日落期間VTEC峰谷比較非閃爍日更大，這進一步說明了閃爍日F層?xùn)|向電場反向前增強的強度較非閃爍日更大。⑶利用2011年10月和2012年桂林和三亞的GNSS電離層閃爍觀測數(shù)據(jù)和IGS提供的全球VTEC數(shù)據(jù)，在磁平靜條件下，分析了EIA（Equatorial Ionization Anomaly，即赤道電離異常）特征對中國低緯地區(qū)GNSS電離層閃爍逐

5、日變化的影響。分析結(jié)果表明，與非閃爍日相比，閃爍日日落期間VTEC峰谷比更大，且閃爍日日落后的赤道異常復(fù)蘇現(xiàn)象更為顯著。主要表現(xiàn)為，閃爍日日落后赤道異常結(jié)構(gòu)南、北峰相距更遠、VTEC峰谷比數(shù)值更大，南、北峰不對稱性更明顯,且閃爍日赤道異常復(fù)蘇時間更長。與較低緯度地區(qū)（即三亞）相比，日落后赤道異常復(fù)蘇現(xiàn)象更明顯時較高緯度地區(qū)（即桂林）才能觀測到電離層閃爍。一般情況下，桂林地區(qū)觀測到閃爍活動的當(dāng)天，EIA南、北峰的VTEC峰谷比在11:00

6、-15:00UT期間超過了2.6。而三亞地區(qū)觀測到閃爍活動的當(dāng)天，EIA南、北峰的VTEC峰谷比在11:00-15:00UT期間僅超過了2.1。⑷利用2011年10月C/NOFS衛(wèi)星觀測的等離子體密度數(shù)據(jù)以及三亞、深圳和桂林的GNSS電離層閃爍觀測數(shù)據(jù)，研究利用在磁赤道電離層F層觀測到等離子體不規(guī)則結(jié)構(gòu)預(yù)報低緯地區(qū)GNSS電離層閃爍發(fā)生這一方法的可行性。結(jié)果表明，該方法預(yù)報較低緯度地區(qū)（即三亞和深圳）發(fā)生GNSS電離層閃爍的準確率較高（