中國(guó)低緯地區(qū)行星波的測(cè)高儀觀測(cè)及其對(duì)SF影響的研究.pdf

1、電離層區(qū)域存在大量的帶電粒子，對(duì)無(wú)線電波具有反射、折射和吸收作用，電離層內(nèi)不規(guī)則體導(dǎo)致的無(wú)線電信號(hào)的相位和幅度快速抖動(dòng)和起伏對(duì)人類無(wú)線電通訊、衛(wèi)星發(fā)射、GPS定位以及人類空間活動(dòng)有著重要影響。隨著我國(guó)科技事業(yè)的發(fā)展，對(duì)太空探索的活動(dòng)越來(lái)越多，發(fā)展高垂直分辨率的電離層觀測(cè)手段，積累電離層不規(guī)則體變化數(shù)據(jù)，已成為大氣科學(xué)研究，保障飛行器安全運(yùn)行、提高國(guó)家軍事國(guó)防能力和科技水平等領(lǐng)域的迫切需要。
　　在過(guò)去幾十年低緯地區(qū)電離層不規(guī)則體的

2、研究已經(jīng)取得了很大的進(jìn)展，但是對(duì)于電離層不規(guī)則體的物理產(chǎn)生機(jī)制和變化規(guī)律一直沒(méi)有很好的認(rèn)識(shí)，尤其對(duì)不規(guī)則體SF和行星波的關(guān)系研究還不夠深入。因此開(kāi)展電離觀測(cè)與不規(guī)則體研究有著重要的應(yīng)用價(jià)值。本文以電離層數(shù)字測(cè)高儀為平臺(tái)，利用2012年三亞地區(qū)的電離層特征參數(shù)，使用小波分析的方法研究了電離層中行星波狀擾動(dòng)的特征，并采用電離層特征參數(shù)真高表征行星波擾動(dòng)的方法結(jié)合全球地磁參數(shù)變化，分析了行星波與擴(kuò)展F(Spread F, SF)發(fā)生的關(guān)系。<

3、br>　　首先，本文系統(tǒng)地介紹了電離層特征參數(shù)、不規(guī)則結(jié)構(gòu)以及最新研制的電離層數(shù)字測(cè)高儀基本結(jié)構(gòu)與工作原理，詳細(xì)地介紹了接收機(jī)中信號(hào)源子板設(shè)計(jì)思路與實(shí)現(xiàn)方法，并且對(duì)最終設(shè)計(jì)的控制程序進(jìn)行了仿真，最后結(jié)合硬件電路對(duì)整個(gè)信號(hào)源子板進(jìn)行了工作測(cè)試，結(jié)果顯示：信號(hào)源子板工作穩(wěn)定，輸出的信號(hào)可靠，滿足系統(tǒng)要求。
　　其次，本文利用2012年三亞地區(qū)DPS-4D數(shù)字測(cè)高儀探測(cè)的34080張數(shù)字頻高圖數(shù)據(jù)，根據(jù)行星波以天為周期的特點(diǎn)，列出了三亞

4、地區(qū)2012年中在三個(gè)不同時(shí)刻（12 LT，19LT，21LT）的虛高變化，利用Morlet小波分析的方法對(duì)其波動(dòng)性的變化進(jìn)行了分析，同時(shí)也對(duì)電離層特征參數(shù)Fof2、h’f、dNe/dt與dh’f/dt作了分析，最后針對(duì)分析結(jié)果進(jìn)行了討論。結(jié)果顯示：采用 Morlet小波對(duì)電離層特征參數(shù)進(jìn)行分析，可以清楚地研究出F層不同高度上受到長(zhǎng)周期擾動(dòng)的特征。電離層F層在不同時(shí)刻不同頻點(diǎn)的虛高、最小虛高以及臨頻都可以作為分析對(duì)象來(lái)研究 F層大尺度不

5、規(guī)則體；在本次分析結(jié)果中出現(xiàn)的3d周期波可能與2d的準(zhǔn)周期波動(dòng)有關(guān)，27~31 d周期的擾動(dòng)可能是由太陽(yáng)自轉(zhuǎn)周期（27.3 d）導(dǎo)致的，7~10 d和13~15 d的周期波動(dòng)可能由來(lái)自對(duì)流層的行星波狀擾動(dòng)結(jié)合太陽(yáng)半自轉(zhuǎn)周期共同作用導(dǎo)致的。
　　最后，本文介紹了在日落后反轉(zhuǎn)增強(qiáng)（PRE）期間F層發(fā)生上抬的基本原理，分析了行進(jìn)式行星波電離層擾動(dòng)（TPWIDs）對(duì)F層的調(diào)制機(jī)制，給出了幾種影響SF發(fā)生的幾種情況，以PRE期間電離層特征參

6、數(shù)真高的逐日變化表征行進(jìn)式行星波擾動(dòng)結(jié)合2012年中SF發(fā)生情況與地磁參數(shù)變化，分析了在PRE期間中國(guó)低緯地區(qū)SF高發(fā)季節(jié)中行星波擾動(dòng)特性，并研究了行星波擾動(dòng)時(shí)的不同相位對(duì)SF產(chǎn)生和發(fā)展的影響以及在不同季節(jié)SF發(fā)生情況。主要結(jié)果為：地磁平靜時(shí)期，在PRE期間，TPWID行星波調(diào)制著PRE時(shí)期的電場(chǎng)強(qiáng)度，根據(jù)其相位的大小能導(dǎo)致F層的高度上抬或下降；日落后F層高度的變化控制著SF的發(fā)生，分析結(jié)果顯示三亞地區(qū)真高閾值大約為250 km，即當(dāng)P