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地球电离层再现最强γ射线暴（图）
地球电离层 γ射线暴 放射性地球物理学
2023/12/20
意大利科学家发现，一个名为GRB 221009A的非常明亮、持续时间长的γ射线暴（GRB）或使距离地面500千米的地球上电离层的电离层电磁场发生较大变化。这可能是在地球大气中探测到的最强GRB之一。相关研究近日发表于《自然—通讯》。
电离层是地球大气部分电离的区域，存在复杂的不规则体结构。这些不规则体的出现，通常对通信、授时、定位和导航系统等产生影响。研究这些不规则体的分布特征及其产生机制具有重要的科学意义和应用价值。中纬度电离层受到R-T不稳定性、中性风、梯度漂移不稳定性等因素的影响，另外，磁暴和亚暴期间，对流和沉降区域向中纬度扩展，高纬的能量沉降变化影响中纬电离层，同时低纬电离层的“喷泉”效应也可能影响中纬电离层的变化特征...
电离层等离子体羽状结构是指赤道电离层F区底部低密度等离子体在瑞利-泰勒不稳定性作用下，快速上升到F区顶部，并扩展到低纬甚至中纬度地区而形成的大尺度等离子体密度耗空。
地球电离层是指地球高空60～1000 km高度中性大气被部分电离的区域。在低纬赤道，电离层等离子体动力学过程受行星际磁场Bz极性变化影响，其引起的行星际穿透电场可导致低纬电离层等离子体重新分布，造成电离层时空变化。电离层电子浓度总含量(TEC)是描述电离层的一个重要参量。基于GPS信标观测反演的电离层TEC已广泛应用于电离层区域大尺度变化研究。然而，由于GPS卫星运动造成电离层穿透点位置不停变化，...
全球导航卫星系统、短波通信等无线电波在传播过程中会受到地球的高层大气（电离层/热层）的折射、散射影响，因此对高层大气的日常监测和预报具有重要意义。电离层是高层大气的电离成分，受太阳辐射条件控制，这意味着它不能太长时间地“记住”过去，通常只有2-3小时的提前预报时间。热层是高层大气的中性成分，受太阳辐射变化缓慢，对过去的记忆相对要长得多，通常能够达到天尺度的提前预报。
中国科学院上海天文台在电离层地震学研究中取得进展
中国科学院上海天文台 电离层 地震学
2015/6/3
地震、海啸等自然灾害频繁发生，直接影响人类生存环境和经济发展。然而人类至今仍然无法准确预报和理解地震，目前国际上常用地震仪和地表强震仪估计地震震级和破裂，但这些传统仪器受分辨率和精度等限制以及缺少近场实时观测，因此无法准确估计地震前兆和孕育详细过程及其释放传播特征。地震和海啸等引起大气向周边和上空传播，从而引发大气扰动，大气观测或可给地震监测提供一种新的手段。
地震、海啸等自然灾害频繁发生，直接影响人类生存环境和经济发展。然而人类至今仍然无法准确预报和理解地震，目前国际上常用地震仪和地表强震仪估计地震震级和破裂，但这些传统仪器受分辨率和精度等限制以及缺少近场实时观测，因此无法准确估计地震前兆和孕育详细过程及其释放传播特征。地震和海啸等引起大气向周边和上空传播，从而引发大气扰动，大气观测或可提供地震监测一种新的手段。
本文利用Madrigal数据库的TEC数据对2001—2010年间的156次单主相型磁暴事件,统计分析了欧洲扇区从赤道到极光带共5个纬度区域的电离层暴特征,结果表明:(1)电离层暴有明显的纬度分布特征,正负暴出现次数的比例随纬度的降低呈现明显的增加趋势,但夏季赤道地区趋势相反,正负暴比例比更高纬度的反而降低;(2)与主相相比,恢复相期间大部分纬度地区正暴数量减少,负暴数量增加,但赤道地区恢复相期间...
电离层层析重构的一种新算法
自适应联合迭代重构算法 电离层层析 电子密度 平滑约束
2014/12/20
自适应联合迭代重构算法是电离层层析成像中一种收敛速度较快的反演算法.然而,在电离层电子密度重构过程中,该方法对迭代初值的精度要求较高.针对上述问题,本文提出了一种约束自适应联合迭代重构算法,该方法通过附加合理的平滑约束,减弱了没有观测信息的格网对迭代初值精度的依赖性,有效地提高了反演结果精度.数值模拟实验和实测数据的反演结果证实了该算法的可行性和在重构精度上的优越性.
在基于GPS数据提取电离层总电子含量(TEC)的过程中,电离层薄壳高度的选择对解算电离层垂直TEC的精度有很大的影响.但由于不可能获得一个真实的从电离层D层到GPS卫星高度的电子密度剖面,关于电离层薄壳高度的选择一直是基于GPS数据解算电离层TEC方法中关注的一个问题.本文利用等离子体GCPM模型,对太阳活动高年(2002)和太阳活动低年(2008)情况下电离层有效薄壳高度的选择进行了仿真计算.结...
不同地磁活动水平下电离层H+上行的半球对比研究
磁层-电离层耦合 上行H+ 地磁扰动 半球对比研究
2014/12/19
使用FAST/TEAMS仪器在第23太阳活动周下降相的数据,从地磁活动水平的角度,分别分析在磁静日(Kp≤2+)和磁扰日(Kp≥3+)时南(SH)、北半球(NH)高纬(>50°)电离层H+的上行强度,计算其上行率和净上行积分能通量,以期得到H+上行的长期水平并分析地磁扰动期间南、北半球离子上行强度的异同.研究结果表明,磁扰期间上行强度显著加强,平静期南、北半球的平均上行率分别是~15%和~20%,...
电离层残差对掩星反演温度精度的影响
掩星 温度 电离层残差 射线追踪
2014/9/26
本文以MSIS90大气模式和3D NeUoG电离层模式为大气背景，用三维射线追踪法模拟研究了太阳活动强度、地方时、掩星平面方位角对弯曲角电离层残差和温度电离层残差的影响，以及电离层残差对全球日平均温度的影响.结果表明：电离层残差是平流层顶部（35~50 km）和中间层底部（50~70 km）掩星大气温度反演的主要误差.在太阳活动活跃期，电离层残差对单一掩星事件的平流层顶部平均温度的影响可达1.8 ...
附加约束的电离层层析算法是解决电离层电子密度反演中不适定问题的主要方法，为避免此类方法中约束权阵的选取不当对电子密度分布重构产生的不良影响，本文将选权拟合法应用到电离层层析成像技术中.该方法特别设计了依据电子密度空间分布特性构造参数权矩阵的方案.新方法有明确的物理意义，挖掘了隐含的信息量，为解决电离层电子密度反演中由于观测数据的不足等因素引起的不适定问题提供了一种新途径，可以得到符合客观实际的结果...
电离层加热实验中超强电子密度增强特征
电离层加热 电子密度 等离子体线 超热电子
2014/12/19
2011年11月利用欧洲非相干散射雷达协会(EISCAT)的大功率加热设备和诊断设施开展了挪威高纬度地区电离层加热实验. 在此次加热实验中, UHF雷达探测到了十分明显的电子密度增强现象, 反射高度附近电子密度最大增幅可达269.3%, 而在远离谐振区的300~500 km及以上高度的增幅也可达30%~50%. 通过对加热前后离子线谱和数据残差的对比分析, 表明300~500 km的电子密度增强是...