基于多源信号监测的华南地区不规则体漂移和闪烁特性研究

South China is located in the ionospheric equatorial anomaly region, where ionospheric scintillations occur very frequently. The scintillations may cause problems such as signal power fading, phase cycle slips, receiver loss of lock, etc., and degrade the quality of satellite navigation systems. Based on FY-2 geostationary meteorological, GPS satellites，VHF coherent scatter radar measurements and ground-based ionograms, characteristics of ionospheric scintillation and irregularities activities over the region are investigated. Geostationary satellites observation is especial for this project because it provides a chance to study the transient changes of irregularities. The scale and zonal drift velocities of irregularities may be also obtained by comparing the FY-2 scintillation data with echo measuremens by Sanya VHF coherent scatter radar.Typical scintillation events will be studied utilizing multipath satellite signals of FY-2 and South China GPS monitoring network and then the position, scale and movement of irregularities will be estimated. Ionospheric scintillation at low-latitude regions is primarily controlled by the generation and growth of ionospheric spread-F. So characteristics of the occurrence for the spread-F will be studied based on ionosonde data to further investigate the generation and development of the ionospheric scintillations.

华南地区所在的低纬电离层赤道异常区，是电离层闪烁的高发区。电离层闪烁不仅携带着电离层不规则结构的物理信息，而且会对卫星通信和导航系统的性能产生较大影响。基于风云二号静止气象卫星、多站点GPS闪烁监测、VHF相干散射雷达及地面的测高仪联合观测数据，我们对该地区的电离层闪烁及不规则体的漂移特性进行分析研究。静止气象卫星对电离层闪烁的监测是本项目的主要特色，它为研究特定位置不规则体的瞬态变化提供了条件；和三亚VHF相干散射雷达对不规则体的回波观测比较，还可以估算不规则体的漂移速度和纬向分布尺度。另外，利用静止卫星和加密的华南地区GPS监测网进行典型闪烁事件的联合分析，推算不规则体的位置分布、尺度、运动方向和漂移速度等特征参量，并与电离层测高仪数据得到的扩展F层等不规则体的出现特征进行对比分析，有利于进一步了解该地区不规则体产生和发展的特征规律。

华南地区所在的低纬电离层赤道异常区，是电离层闪烁的高发区。电离层闪烁不仅携带着电离层不规则结构的物理信息，而且会对卫星通信和导航系统的性能产生较大影响。研究表明，华南地区中等强度的闪烁(S4>0.4)和强闪烁(S4>0.6)的出现都呈现明显的季节分布规律，闪烁活动均表现出春秋强，冬夏弱的特点，在时间上主要发生在20:00LT-24:00LT。.对风云二号静止气象卫星传播路径上的L波段闪烁与VHF相干散射雷达观测到的3m不规则结构进行相关分析，结果表明，3m不规则体与闪烁的出现几乎是一一对应的。在典型闪烁事件的研究中，通过比较闪烁和不规则体的出现时间估计了不规则体的纬向漂移速度，发现不规则体以每秒几十米到一百米的速度向东漂移。结合闪烁持续的时间，可以推算出不规则体的东西空间尺度是几百公里。.利用2007-2017年的长期COSMIC掩星数据研究了赤道F层不规则体出现的长期变化特征，结果表明，太阳活动对F层不规则体的发生率和高度的影响是显著而复杂的。较高高度上（大于500km）不规则体的发生率随太阳活动的增加而增加。在较高高度出现的电离层不规则体出现的平均高度和高度标准差与太阳活动的依赖性并不明显。.另外，掩星数据也用于分析电离层突发E层的时空分布特征，并结合HWM14风场模式重点探讨其物理形成机制。得到的主要结果如下：从离子的基本动力学方程出发，利用HWM14风场模式分别计算了2007年夏季和冬季时期离子在白天时段的平均垂直汇聚率（VIC）的全球分布情况，结果表明，在夏季半球，VIC的峰值主要发生在中纬度，而在北美地区，VIC明显低于同纬度的其他地区。冬季半球的VIC值比夏季半球低得多。此外，VIC数值在赤道附近接近0，计算结果和利用掩星数据统计得到Es出现率的全球分布情况几乎一致。进一步分析得出，VIC和Es出现率分别随经度的变化情况很一致，其相关系数在北半球中纬度和南半球中纬度分别为0.80和0.84。.本项目的研究成果对不规则体产生和发展的特征规律和物理机制有了进一步的深入认识。