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空间科学学报 ›› 2015, Vol. 35 ›› Issue (5): 556-565.doi: 10.11728/cjss2015.05.556

• 日球层物理和太阳系探测 • 上一篇    下一篇

北美与东亚中纬地区电离层TEC变化的EOF建模和分析

姚新1,2,3, 赵必强1,2, 刘立波1,2, 万卫星1,2   

  1. 1. 中国科学院地质与地球物理研究所 北京 100029;
    2. 中国科学院地质与地球物理研究所 北京空间环境国家野外科学观测研究站 北京 100029;
    3. 中国科学院大学 北京 100049
  • 收稿日期:2015-04-02 修回日期:2015-05-17 出版日期:2015-08-15 发布日期:2015-09-03
  • 通讯作者: 姚新 E-mail:zbqjz@mail.iggcas.ac.cn
  • 基金资助:

    国家自然科学基金项目(41174138, 41131066)和国家重点基础研究项目(2011CB811405)共同资助

Comparison Of Ionospheric Total Electron Content Over North America And East Asia With Eof Analysis

Yao Xin1,2,3, Zhao Biqiang1,2, Liu Libo1,2, Wan Weixing1,2   

  1. Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029
  • Received:2015-04-02 Revised:2015-05-17 Online:2015-08-15 Published:2015-09-03

摘要:

考察了北美(30°N-50°N, 140°W-50°W)与东亚 (42.5°N-57.5°N, 65°E-140°E) 中纬地区电离层总电子含量 (TEC)的变化. TEC数据来自美国喷气动力实验室(JPL)约15年的全球电离层图 (Global Ionospheric Map, GIM)数据. 利用经验正交函数(Empirical Orthogonal Functions, EOF)得到上述两地区前三阶本征模及相关时间系数, 分别约占TEC 总变化的99.57%和99.79%. 结果表明, 两地区前三阶EOF分量所表现出的TEC变 化基本一致. 第一阶EOF分量表现为受太阳活动调制的半年变化; 第二阶EOF 分量表现为关于零磁偏线的经向电子浓度东西不对称结构, 计算表明该结构 与受地磁偏角控制的热层纬向水平风引起的等离子体向上漂移密切相关; 第三 阶EOF分量表现为磁倾控制的热层子午向风引起的等离子体向上漂移影响.

关键词: 电离层TEC, 经验正交函数(EOF), 半年/年变化, TEC东西不对称

Abstract:

In the present work, variations of ionospheric Total Electron Content (TEC) are investigated and compared with applying Empirical Orthogonal Functions (EOF) on the dataset from the Global Ionospheric Maps (GIMs) which are produced by Jet Propulsion Laboratory (JPL) over two concerned areas: the North America (30°N-50°N, 140°W-50°W) and East Asia (42.5°N-57.5°N, 65°E-140°E). The first three EOF components attribute about 99.57% and 99.79% to the total variations separately, and spatial-temporal features manifested by each EOF components are similar for the two areas: the first order EOF component for both areas represents semiannual variation which is strongly modulated by the solar activity; the second order component exhibits pronounced east-west longitude difference to the zero valued geomagnetic declination line, and these east-west longitude differences are coincidently consistent with plasma drift velocity caused by thermospheric zonal wind; the third order component demonstrates latitudinal variations possibly influenced by plasma drift velocity caused by thermospheric meridional wind. Results of the this paper are useful for understanding the physics mechanism of the ionospheric variations.

Key words: Ionospheric TEC, EOF (Empirical Orthogonal Functions), Semiannual/annualvariation, TEC east-west longitude difference

中图分类号: