留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

利用掩星技术研究南极地区顶部电离层特性

孙伟 安家春 王泽民

孙伟, 安家春, 王泽民. 利用掩星技术研究南极地区顶部电离层特性[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(11): 1446-1452. doi: 10.13203/j.whugis20150227
引用本文: 孙伟, 安家春, 王泽民. 利用掩星技术研究南极地区顶部电离层特性[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(11): 1446-1452. doi: 10.13203/j.whugis20150227
SUN Wei, AN Jiachun, WANG Zemin. Analysis of Topside Ionosphere in Antarctica Based on Radio Occultation[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2015, 40(11): 1446-1452. doi: 10.13203/j.whugis20150227
Citation: SUN Wei, AN Jiachun, WANG Zemin. Analysis of Topside Ionosphere in Antarctica Based on Radio Occultation[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2015, 40(11): 1446-1452. doi: 10.13203/j.whugis20150227

利用掩星技术研究南极地区顶部电离层特性

doi: 10.13203/j.whugis20150227
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(41204028,41231064);南北极环境综合考察与评估专项基金资助项目(CHINARE2015-02-02);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2042014kf0266)。
详细信息
    作者简介:

    孙伟,博士生,主要从事卫星导航定位及应用研究。E-mail:14182734@qq.com

    通讯作者: 安家春,博士。E-mail:jcan@whu.edu.cn
  • 中图分类号: P228.41

Analysis of Topside Ionosphere in Antarctica Based on Radio Occultation

Funds: The National Natural Science Foundation of China, Nos. 41204028, 41231064;the Chinese Polar Environment Comprehensive Investigation and Assessment Program, No. CHINARE2015-02-02;the Fundamental Research Funds for the Central Universities, No. 2042014kf0266.
  • 摘要: 掩星观测能够提供地面到低轨卫星轨道高度处的整个电离层电子密度剖面,对于顶部电离层的研究有重要的作用。本文利用COSMIC(constellation observing system for meteorology ionosphere and climate)掩星数据反演了电子密度剖面,提取了F2层峰值高度(hmF2)、F2层峰值密度(NmF2)、垂直标尺高(vertical scale height,VSH)等电离层参数,研究了南极地区的F2层在太阳活动周期内的变化、年际变化、周日变化等,并且重点分析了南极地区的顶部电离层的垂直结构特征,尤其是威德尔海异常在垂直方向上的变化。结果表明,整个南极的hmF2每日均值在250~300 km左右,NmF2每日均值在1~8×1011 el/m3之间,VSH每日均值在100~250 km,威德尔海异常主要表现在顶部电子密度的增强和底部电子密度的减少。
  • [1] Xu Sheng, Zhang Beichan, Liu Ruiyuan, et al. Comparative Studies on Ionospheric Climatoogical Features of NmF2 Among the Arctic and Antarctic Stations [J]. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2014, 119: 63-70
    [2] Mosert M, McKinnell L A, Gende M, et al. Variationos of foF2 and GPS Total Electron Content Over the Antarctic Sector [J]. Earth Planets Space, 2011, 63: 327-333
    [3] Liu Libo, Wan Weixing, Zhang Manlian, et al.Variations of Topside Ionospheric Scale Heights Over Millstone Hill During the 30-day Incoherent Scatter Radar Experiment [J]. Ann Geophys, 2007, 25: 2 019-2 027
    [4] Ogawa Y, Haggstrom I, Buchert S C, et al.On the Source of the Polar Wind in the Polar Topside Ionosphere: First Results from the EISCAT Svalbard Radar [J]. Geophysical Research Letters, 2009, 36, L24103, doi:  10.1029/2009GL041501
    [5] Yizengaw E, Dyson P L, Essex E A. A Study of the Spatial Density Distribution in the Topside Ionosphere and Plasmasphere Using the FedSat GPS Receiver [J]. Advances in Space Research, 2006, 38(11): 2 318-2 323
    [6] Li Liuyuan, Yang Junying, Cao Jinbin, et al. Statistical Backgrounds of Topside-ionospheric Electron Density and Temperature and Their Variations During Geomagnetic Activity [J]. Chinese J Geophys, 2011, 54(10): 2 437-2 444(李柳元, 杨俊英, 曹晋滨,等. 顶部电离层电子密度和温度的统计背景及其地磁活动变化[J]. 地球物理学报, 2011, 54(10): 2 437-2 444)
    [7] Gulyaeva T L.Variable Coupling Between the Bottomside and Topside Thickness of the Ionosphere [J]. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2007, 69: 528-536
    [8] Meza A, Brunini C, Gularte Scarone A E, et al.Analysis of a Topside Ionospheric Model Using GPS and Ionosonde Observables [J]. Advances in Space Research, 2008, 42: 712-719
    [9] Reinisch B W, Huang X Q, Belehaki A, et al.Modeling the IRI Topside Profile Using Scale Heights From Ground-Based Ionosonde Measurements [J]. Advances in Space Research, 2004, 34: 2 026-2 031
    [10] Stankov S M, Jakowski N.Topside Ionosphere Scale Height Analysis And Modeling Based on Radio Occultation Measurements [J]. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2006, 68: 134-162
    [11] Liu Libo, He Maosheng, Wan Weixing, et al. Topside Ionospheric Scale Heights Retrieved from Constellation Observing System for Meteorology, Ionosphere, and Climate Radio Occultation Measurements [J]. Journal of Geophysical Research, 2008, 113, A10304, doi:  10.1029/2008JA013490
    [12] Horvath I, Essex E A. The Weddell Sea Anomaly Observed with the Topex Satellite Data [J]. Journal of Atmospheric and Solar-Terrestrial Physics, 2003, 65, 693-706
    [13] Wang Zemin, An Jiachun, Sun Wei, et al. Analysisof Ionospheric Effect During a Solar Eclipse Using GPS Observation of Occultation and Ground Stations [J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2011, 31(1): 144-148(王泽民, 安家春, 孙伟,等. 利用掩星和地基GPS研究日食电离层效应[J]. 武汉大学学报·信息科学版, 2011, 31(1): 144-148)
    [14] Hoeg P, Larsen G B, Benzon H H, et al. GPS Atmosphere Profiling Methods and Error Assessments [R]. Scientific Report, Danish Meteorological Institute, Copenhagen, 1998
    [15] Wang Sicheng, Huang Sixun, Fang Hanxian. Topside Ionospheric Vary-Chap Scale Height Retrieved from the COSMIC/FORMOSAT-3 Data at Midlatitudes[J]. Adiances in Space Research, 2015, 56:893-899
    [16] Bilitza D, Altadill D, Zhang Y L, et al. The International Reference Ionosphere 2012 - A Model of International Collaboration [J]. J Space Weather Space Clim, 2014, 4, A07, doi:  10.1051/swsc/201404
    [17] Qian L Y, Burns A G, Solomon S C, et al. Annual Semiannual Variation of the Ionosphere [J]. Geophysical Research Letters, 2013, 40: 1 928-1 933
    [18] Chen C H, Huba J D, Saito A, et al. TheoreticalStudy of the Ionospheric Weddell Sea Anomaly Using SAMI2 [J]. J Geophys Res, 2011, 116, A04305, doi:  10.1029/2010JA015573
    [19] Ren Zhipeng, Wan Weixing, Liu Libo, et al. Simulated Midlatitude Summer Nighttime Anomaly in Realistic Geomagnetic Fields [J]. J Geophys Res, 2012, 117, A03323, doi:  10.1029/2011JA017010
  • [1] 谭冰, 高春春, 陆洋, 卢鹏, 李志军.  南极威德尔海西北区域冬季海冰龙骨形态分析 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2021, 46(9): 1386-1394. doi: 10.13203/j.whugis20190204
    [2] 张利明, 李斐, 郝卫峰, 柯宝贵, 章传银.  利用GNSS/重力法确定南极中山站高程基准的垂直偏差 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2021, 46(4): 497-502. doi: 10.13203/j.whugis20190198
    [3] 朱婷婷, 李斐, 张胜凯, 袁乐先.  基于CFAR的RADARSAT-1南极裸岩目标信息提取 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2016, 41(11): 1512-1517. doi: 10.13203/j.whugis20150266
    [4] 雷锦韬, 李斐, 张胜凯, 马超.  不同海潮模型对东南极沿海地区GPS基线解算的影响 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(11): 1479-1486. doi: 10.13203/j.whugis20150276
    [5] 徐晓华, 郭金城, 罗佳.  利用COSMIC掩星资料分析大气重力波参数的全球分布特征 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(11): 1493-1498. doi: 10.13203/j.whugis20130587
    [6] 谢苏锐, 李斐, 赵杰臣, 张胜凯.  验潮与GPS联合监测南极中山站附近海冰厚度变化 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2014, 39(10): 1153-1157.
    [7] 屈小川, 安家春, 刘根.  利用COSMIC掩星资料分析南极地区对流层顶变化 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2014, 39(5): 605-610. doi: 10.13203/j.whugis20130728
    [8] 夏朋飞, 蔡昌盛, 戴吾蛟, 陈必焰.  地基GPS联合COSMIC掩星数据的水汽三维层析研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2013, 38(8): 892-896.
    [9] 韩丁, 严卫, 陆文, 李栋.  利用掩星资料分析东亚地区云厚的分布特征 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2012, 37(8): 967-971.
    [10] 鄂栋臣, 张辛, 王泽民, 周春霞.  利用卫星影像进行南极格罗夫山蓝冰变化监测 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2011, 36(9): 1009-1011.
    [11] 鄂栋臣, 赵珞成, 王泽民, 罗志才.  南极拉斯曼丘陵重力基准的建立 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2011, 36(12): 1466-1469.
    [12] 许超钤, 史俊波, 郭际明, 徐晓华.  联合地基GPS和空基COSMIC掩星的可降水量研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2011, 36(4): 467-470.
    [13] 徐晓华, 汪海洪.  不同季节GPS掩星廓线精度的比较研究 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2010, 35(6): 639-643.
    [14] 赵莹, 张小红.  COSMIC掩星观测数据反演电离层电子密度廓线 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2010, 35(6): 644-648.
    [15] 朱广彬, 李建成, 文汉江, 王正涛.  利用GRACE时变位模型研究南极冰盖质量变化 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2009, 34(10): 1185-1189.
    [16] 徐晓华, 罗佳.  COSMIC掩星折射指数廓线的统计验证 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2009, 34(2): 214-217.
    [17] 庞小平, 鄂栋臣, 王自磐, 孙芳蒂.  基于GIS的南极无冰区生态环境脆弱性评价 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2008, 33(11): 1174-1177.
    [18] 沈强, 鄂栋臣.  基于辐射传输模型的南极中山站影像大气校正 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2008, 33(1): 85-88.
    [19] 徐晓华, ZhangKefei, FuErjiang, 罗佳.  澳大利亚上空COSMIC掩星廓线的反演 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2008, 33(8): 800-804.
    [20] 鄂栋臣, 何志堂, 王泽民, 张胜凯.  中国南极长城站绝对重力基准的建立 . 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2007, 32(8): 688-691.
  • 加载中
计量
  • 文章访问数:  978
  • HTML全文浏览量:  24
  • PDF下载量:  1195
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-04-27
  • 刊出日期:  2015-11-05

利用掩星技术研究南极地区顶部电离层特性

doi: 10.13203/j.whugis20150227
    基金项目:  国家自然科学基金资助项目(41204028,41231064);南北极环境综合考察与评估专项基金资助项目(CHINARE2015-02-02);中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2042014kf0266)。
    作者简介:

    孙伟,博士生,主要从事卫星导航定位及应用研究。E-mail:14182734@qq.com

    通讯作者: 安家春,博士。E-mail:jcan@whu.edu.cn
  • 中图分类号: P228.41

摘要: 掩星观测能够提供地面到低轨卫星轨道高度处的整个电离层电子密度剖面,对于顶部电离层的研究有重要的作用。本文利用COSMIC(constellation observing system for meteorology ionosphere and climate)掩星数据反演了电子密度剖面,提取了F2层峰值高度(hmF2)、F2层峰值密度(NmF2)、垂直标尺高(vertical scale height,VSH)等电离层参数,研究了南极地区的F2层在太阳活动周期内的变化、年际变化、周日变化等,并且重点分析了南极地区的顶部电离层的垂直结构特征,尤其是威德尔海异常在垂直方向上的变化。结果表明,整个南极的hmF2每日均值在250~300 km左右,NmF2每日均值在1~8×1011 el/m3之间,VSH每日均值在100~250 km,威德尔海异常主要表现在顶部电子密度的增强和底部电子密度的减少。

English Abstract

孙伟, 安家春, 王泽民. 利用掩星技术研究南极地区顶部电离层特性[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(11): 1446-1452. doi: 10.13203/j.whugis20150227
引用本文: 孙伟, 安家春, 王泽民. 利用掩星技术研究南极地区顶部电离层特性[J]. 武汉大学学报 ● 信息科学版, 2015, 40(11): 1446-1452. doi: 10.13203/j.whugis20150227
SUN Wei, AN Jiachun, WANG Zemin. Analysis of Topside Ionosphere in Antarctica Based on Radio Occultation[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2015, 40(11): 1446-1452. doi: 10.13203/j.whugis20150227
Citation: SUN Wei, AN Jiachun, WANG Zemin. Analysis of Topside Ionosphere in Antarctica Based on Radio Occultation[J]. Geomatics and Information Science of Wuhan University, 2015, 40(11): 1446-1452. doi: 10.13203/j.whugis20150227
参考文献 (19)

目录

    /

    返回文章
    返回