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一种基于GNSS数据的全球电离层不规则结构活动表征方法

吴家燕 甄卫民 欧明 於晓 陈龙江

吴家燕, 甄卫民, 欧明, 於晓, 陈龙江. 一种基于GNSS数据的全球电离层不规则结构活动表征方法[J]. 空间科学学报, 2022, 42(1): 82-90. doi: 10.11728/cjss2022.01.201009088
引用本文: 吴家燕, 甄卫民, 欧明, 於晓, 陈龙江. 一种基于GNSS数据的全球电离层不规则结构活动表征方法[J]. 空间科学学报, 2022, 42(1): 82-90. doi: 10.11728/cjss2022.01.201009088
WU Jiayan, ZHEN Weimin, OU Ming, YU Xiao, CHEN Longjiang. A Characterization Method of Global Ionospheric Irregularities Activities Based on GNSS Data (in Chinese). Chinese Journal of Space Science,  2022, 42(1): 82-90.  DOI: 10.11728/cjss2022.01.201009088
Citation: WU Jiayan, ZHEN Weimin, OU Ming, YU Xiao, CHEN Longjiang. A Characterization Method of Global Ionospheric Irregularities Activities Based on GNSS Data (in Chinese). Chinese Journal of Space Science,  2022, 42(1): 82-90.  DOI: 10.11728/cjss2022.01.201009088

一种基于GNSS数据的全球电离层不规则结构活动表征方法

doi: 10.11728/cjss2022.01.201009088
基金项目: 国家重点研发计划项目(2018YFF01013700,2018YFF01013702) , 装备预先研究课题项目(315030409)和中国电波传播研究所稳定支持科研经费项目(A131902W03)共同资助
详细信息
    作者简介:

    吴家燕:E-mail: 13047405995@163.com

  • 中图分类号: P352

A Characterization Method of Global Ionospheric Irregularities Activities Based on GNSS Data

  • 摘要:

    针对如何利用GNSS(Global Navigation Satellite System)数据进行电离层扰动监测的问题,提出了一种基于GNSS数据表征全球电离层扰动的方法。利用大约400个GNSS地面站点的观测数据,计算总电子含量(Total Electron Content,TEC)变化率的标准差——ROTI(Rate of TEC Index)。将该计算结果作为扰动观测量,在纬度与经度的网格上投影形成1 h分辨率的ROTI地图。ROTI地图能够体现几千米到几十千米的电离层不规则体,分析2015年3月期间电离层平静和扰动剧烈时ROTI地图发现,这种大尺度的不规则体主要分布在高纬和低纬区域,磁暴期间ROTI地图会出现数值和扰动面积上的变化,ROTI地图在一定程度上能够表现全球电离层不规则结构的扰动。在此基础上提出了新的全球ROTI扰动指数(Global ROTI index, GROTI),分析结果表明高纬区域的GROTI与地磁指数KpAE指数存在良好的相关性。

     

  • 图  1  GNSS站点分布

    Figure  1.  Distribution of GNSS ground station

    图  2  ROTI计算流程

    Figure  2.  Calculation flowchart of ROTI

    图  3  2015年3月16日01:00 UT电离层平静时的ROTI地图

    Figure  3.  ROTI map during ionosphere is calm at 01:00 UT on 16 March 2015

    图  4  2015年3月17日09:00 UT电离层扰动时的ROTI地图

    Figure  4.  ROTI map during ionospheric disturbance at 09:00 UT on 17 March 2015

    图  5  2015年3月15-20日行星际磁场与地磁指数

    Figure  5.  Interplanetary magnetic field and geomagnetic index on 15-20 March 2015

    图  6  2015年3月17日03:00-14:00 UT 40°N-90°N的ROTI地图

    Figure  6.  ROTI map of 40°N-90°N at 03:00-14:00 UT on 17 March 2015

    图  7  2015年3月3-11日低纬区域GROTI变化

    Figure  7.  GROTI changes in low-latitude regions from 3 to 11 March 2015

    图  8  2015年3月3-11日高纬区域GROTI及Kp变化

    Figure  8.  GROTI and Kp changes in high-latitude regions from 3 to 11 March 2015

    图  9  2015年3月Kp指数和GROTI变化

    Figure  9.  Changes of Kp index and GROTI in March 2015

    表  1  GROTI与地磁指数的相关性

    Table  1.   Correlation between GROTI and geomagnetic indices

    GROTI地磁指数
    KpAEDst
    高纬0.80520.8383–0.4846
    中纬0.74850.7272–0.6144
    低纬–0.0061–0.09330.0921
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出版历程
  • 收稿日期:  2020-10-09
  • 录用日期:  2021-01-28
  • 修回日期:  2021-08-01
  • 网络出版日期:  2022-05-25

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