極區頂部電離層的掩星探測研究

《極區頂部電離層的掩星探測研究》是依託武漢大學，由安家春擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：極區頂部電離層的掩星探測研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：安家春
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

隨著第24個太陽活動周期的到來和十二五期間我國極地科考事業的推進，極區電離層的研究日益迫切。極區電離層由於其特殊的地理位置，一直是業界研究的熱點，但是，頂部電離層的相關研究工作囿於觀測手段的限制，開展仍然較少。本項目採用GPS掩星數據，其具有高垂直解析度、無系統偏差、全球覆蓋、全天候觀測等特性，為極區的電離層研究提供全新的數據資料。更重要的是，由於傳統觀測手段多數為地基設備，頂部電離層的觀測也遠少於底部電離層，而掩星觀測可以提供大量的頂部電離層信息。本項目分析CHAMP、COSMIC等掩星計畫的觀測資料，提取南極地區的電子密度剖面、電子總含量、標尺高等參數，並與地基GPS、垂測儀、SuperDARN等其他電離層監測手段進行比較，綜合分析長時間尺度的極區電離層頂部特徵，及其在極區電離層-磁層中的作用。

結題摘要

極區頂部電離層的結構對於極區電離層的研究具有重要意義，但是頂部電離層的相關研究工作囿於觀測手段的限制，開展仍然較少。本課題採用無線電掩星數據，其具有高垂直解析度、全球覆蓋、全天候觀測等特性，為極區的電離層研究提供全新的視角。本課題的主要研究成果包括以下幾個方面：（1）在討論了極區電離層梯度的基礎上，研究了適用於極區的掩星電離層和對流層反演方法，分析了二階項電離層殘差對反演精度的影響，利用電離層垂測儀、探空儀等其他手段，驗證了反演的精度。（2）利用掩星技術提取了南極地區頂部電離層和對流層頂結果，重點討論了南極威德爾海電離層異常的垂直結構特徵和南極對流層頂消失等問題。（3）利用掩星反演結果討論了日食-電離層、地震-電離層等效應，通過電子密度剖面揭示了相關異常，說明了掩星探測手段的有效性。（4）結合地基GPS數據，討論了極區電離層預報模型、長時間尺度的極區電離層變化特徵、以及電離層模型對定位的影響等。本課題的研究是將掩星技術用於極區電離層研究的積極嘗試，充分利用掩星數據的優勢，獲取並分析了垂直結構，尤其是頂部結構的特徵。本課題對於研究極區電離層和對流層的整體變化、及其在極區的中低層大氣-電離層-磁層中的作用等有重要意義，對於我國蓬勃開展的極地科考事業中的通訊導航保障等具有重要的套用價值。