一、2000年7月15～16日磁暴期间高纬地磁场的响应（论文文献综述）
周煜林[1]（2021）在《强震前后电离层扰动星地联合分析》文中研究说明随着卫星时代的到来,通过电磁卫星对地球电离层各参量进行监测和分析已经成为地震预报的重要手段,在地震预报方向应用十分广泛。我国于2018年2月成功发射张衡一号电磁卫星,大量监测数据亟待处理。同时我国针对地基台站的观测也早已展开,已经有几十年的数据积累。目前地震预报的方法多数均为单一数据,将卫星数据和地基数据结合处理和分析的方法尚不成熟,很多有效的电离层震前扰动并未被充分利用。本研究使用中国地壳运动观测网络（CMONOC）和美国喷气动力实验室（JPL,Jet Propulsion Laboratory）提供的GPS TEC数据、张衡一号卫星观测的电子密度、1Hz磁场数据以及SWARM卫星观测的1Hz磁场数据对震前电离层电子密度和磁场异常扰动现象进行分析,提高电离层地震前兆信息的提取和识别能力,为星地联合地震预测提供新思路。本文主要通过滑动四分位、极化比分析、滑动平均算法、小波变换对上述数据进行处理分析。针对不同的研究参量,我们选取了印度尼西亚的两次震例进行详细分析,具体研究内容如下:1.震前电离层TEC异常扰动本文基于CMONOC和JPL提供的GPS TEC数据和张衡一号卫星观测的电子密度,采用滑动四分位算法对2019年8月2日印度尼西亚苏门答腊岛南部海域Ms6.8地震前震中区域与其磁共轭区电离层TEC进行分析,并对印度尼西亚地震与其磁共轭区（中国四川地区）电离层TEC异常扰动的关联性进行了统计分析,结果如下:1)通过滑动四分位法对CMONOC和JPL提供的GPS TEC数据进行处理分析,发现2019年8月2日印度尼西亚苏门答腊岛南部海域Ms6.8地震前一周（即7月25日）在震中区域和其磁共轭区域（即中国四川地区）上空均出现了剧烈的、大规模的TEC异常扰动现象。2)以张衡一号卫星2019年7月、8月所有重访轨道（去除空间天气指数超限的轨道）观测到的电子密度作为背景,发现7月25日震中附近一轨的电子密度数据在震中区域（10°S-5°N）及其磁共轭区（15°N-30°N）均形成了电子密度峰值,且在（10°S-30°N）范围内电子密度均高于背景值。该结果与JPL观测的异常范围相对应。3)为验证四川地区TEC异常与印度尼西亚强震之间的关联性,我们对2011-2019年99次印尼6.0级以上地震进行统计,发现:在空间上,印尼西部（即与中国四川地区经度对应地区）强震与四川地区的TEC异常扰动存在较强的相关性;时间上,由印尼强震引起的四川地区TEC异常扰动现象集中出现在震前10天至震后4天的白天,主要是在6:00（LT）-11:00（LT）时间段,在7:00（LT）和10:00（LT）出现的频次最多,其余时间段TEC异常频次较低,夜间很少观测到与印尼强震相关的异常。2.震前地球磁场异常扰动基于SWARM B星和张衡一号1Hz磁场数据,采用极化比分析、滑动平均算法和小波变换三种方法对磁场数据进行处理,并从时间域和频率域两个方面对2018年8月5日印度尼西亚松巴哇岛Ms6.9地震前磁场异常扰动信号进行分析,结果如下:1)通过2018年3-9月SWARM卫星磁场数据极化比值时间序列,发现在2018年6月13日苏门答腊岛Ms6.4地震和8月5日印度尼西亚松巴哇岛Ms6.9地震的孕震期（约为震前15天）极化比值均出现一个低谷区。2)对2018年8月5日印度尼西亚松巴哇岛Ms6.9地震前极化比值低谷区时段轨道的磁场数据进行窗口为53s的滑动平均发现,在7月29日SWARM B星在震中附近一轨数据在（5°S-12°S）和（18°N-29°N）（即震中区域和其磁共轭区域）范围内捕捉到磁场X分量（南北向分量）和Y分量（东西向分量）ULF频段的磁场异常扰动信号,证明本次地震在ULF频段产生了磁场异常信号且该信号可以沿磁力线传播至另一半球。张衡一号卫星磁场数据经过窗口为53s的滑动平均和两次拟合作差后同样也捕捉到了该异常扰动信号。3)经过小波变换之后,张衡一号和SWARM B星ULF频段磁场数据在0.05-0.1Hz频段出现明显的异常增强。其中SWARM B星在（8°S-12°S）和（22°N-28°N）（即震中区域及其磁共轭区域）均观测到了磁场X分量和Y分量的异常增强,而张衡一号卫星仅在震中区域的磁Y分量观测到了异常增强。
耿威[2]（2021）在《中国及周边地区电离层闪烁效应特性与建模研究》文中研究表明电离层扰动是电离层物理研究的重要问题之一,也是空间天气预报的主要任务。由于电离层复杂的时空变化性,电离层扰动呈现出多尺度、不规则、复杂的变化特征。当电离层扰动发生时,其电子密度发生变化,对卫星导航定位及通信产生严重的影响。研究电离层扰动的特性及建模对于维护人类空间活动的安全,减少和避免空间天气事件的经济损害十分必要。电离层闪烁作为重要的电离层扰动效应之一,不仅可以反映电离层中不规则等离子体结构及其物理特性,而且可能导致地面接收机接收到的信号出现畸变和误码,从而影响卫星导航和通信系统的可靠性和精度。中国南方地区是电离层闪烁事件高发区,近年来,随着航空航天活动的日益频繁以及全球范围的通信和导航系统对空间环境的依赖日益增长,电离层闪烁的监测及效应研究突显出非常重要的应用价值。在此背景下,电离层扰动的监测、建模、效应等研究工作,成为国际研究热点之一。本文利用中科院空间环境监测网及中国地壳运动监测网数据,主要研究电离层扰动对导航定位精度的影响、统计分析电离层扰动引起的GPS周跳分布特征,最后构建中国南方区域电离层闪烁指数地图模型。本文的研究结果对空间天气研究人员和GNSS用户等具有重要的参考价值。主要工作内容如下:1、首先,本文定量评估了2017年9月8日磁暴期间,电离层扰动对GPS性能及动态精密单点定位精度的影响。其结果显示,磁暴期间,中国境内GPS台站动态精密单点定位（PPP）平均定位误差有明显的增加,最大误差接近2 m,相对于中高纬地区,低纬地区定位误差更大,持续时间更长,远大于正常情况下的动态PPP定位误差（dm量级）。ROTI指数地图与PPP误差分布地图比较得出,电离层不规则体的出现对GPS-PPP性能具有较强的影响。通过对广州和海南台站连续监测的电离层闪烁指数,及利用该台站解算的GPS-PPP定位精度的相关性研究结果表明,定位精度随闪烁指数的增加而降低。统计分析结果表明:当监测到电离层幅度闪烁指数S4大于0.4时,该台站解算的平均动态PPP误差要高于0.8 m。本部分研究结果表明,地方时日落之后,此次磁暴有助于电离层不规则体的产生,从而引起电离层闪烁。导航信号通过电离层不规则结构,会造成信号质量下降,周跳发生频繁,最终导致系统性能及定位精度降低。该研究对电离层扰动发生时导航系统影响的预测及改建改进电离扰动事件高发区导航通讯系统的设计有着理论参考和实际应用的意义。2、基于中国地壳运动监测网260多个GPS台站数据,分析2015-2018年,太阳活动下降期间中国及周边地区GPS周跳分布的时空特征,提出一个新的描述电离层扰动效应的参数:格网化周跳发生概率,讨论周跳与太阳活动及电离层闪烁的关系。统计结果表明,高仰角周跳随地方时、季节和太阳活动的变化明显。一天之中,周跳主要发生在日落之后至黎明前,午夜前后出现最频繁,白天很少出现。一年之中,周跳主要发生在春分和秋分附近,春分附近周跳出现比秋分更频繁,呈现春秋不对称性,夏季和冬季很少有周跳发生。太阳活动高年周跳出现的频率明显高于太阳活动低年。研究结果表明,周跳的逐年变化显着依赖太阳活动水平,且随太阳活动水平减低而减少。F10.7与周跳发生概率的线性相关指数约为0.7。电离层闪烁指数与周跳发生概率的相关性研究结果表明,周跳与闪烁存在密切的关系,闪烁是引起周跳重要因素。统计分析结果显示,当接收台站接收到的S4指数大于0.6时,该台站监测到的卫星发生周跳的概率约为30%。中国及周边地区发生周跳的区域主要集中在纬度25°以下靠近赤道异常区的低纬地区,中高纬度地区很少有周跳发生,此特征暗示引起GPS周跳的电离层不规则结构主要起源于磁赤道区。本部分研究结果在一定程度上反映了在太阳活动下降期间中国及周边地区GPS性能的波动,格网化周跳发生概率作为一个新的电离层效应统计参数弥补了由于GPS轨道导致的不同地点GPS卫星分布不均的局限性,克服了少数台站研究结论的片面性,周跳可用于电离层扰动的直接监测和预警,以及为GNSS定位精度研究提供参考。3、最后,针对常用电离层闪烁模型在中国地区精度无法满足研究和应用要求,以及常用的电离层闪烁监测产品较为单一等问题,利用中科院空间环境监测网监测数据,基于Kriging插值方法,构建了中国南方地区高精度实时电离层闪烁指数地图模型。通过与全球电离层闪烁预报模型（GISM）和反应电离层不规则体的电离层总电子含量指数标化率（ROTI）进行比较,验证利用Kriging方法构建的闪烁模型的有效性和准确性。结果表明,在电离层闪烁发生期间该地图模型可以较好地反映中国南方地区电离层闪烁的区域特征和演变趋势,相比于GISM模型,该地图模型的精度更高,时延更小。通过大量的实验分析,该地图模型值与实测值之间具有较低的平均绝对误差和均方差。以上结果表明,我们构建的电离层闪烁地图模型相对真实可靠,可用于监测预警在空间天气扰动条件下的区域电离层闪烁活动。论文主要研究中国地区电离层闪烁效应及其对GNSS卫星导航系统的影响,对加深中国地区GHz波段电离层闪烁现象的研究,开展电离层闪烁的现报及预报,以及改进电离层闪烁高发区导航通信系统的设计均有重要意义和实际应用前景。
刘瑾[3]（2020）在《希尔伯特-黄变换在空间物理瞬态时间序列数据分析中的应用》文中提出在日地空间系统中,无论是空基还是地基的观测数据,通常都会呈现出多尺度和非稳态的时间变化特征,这反映了空间物理中存在一些复杂的非线性动力学过程。因此,在空间物理瞬态时间序列观测数据的分析处理中,寻找合适的时频分析方法,获取关键物理参量各时间尺度的波形特征及其在时间-频率空间的瞬时能量分布,对我们深入了解日地空间系统的非线性物理特性具有重要意义。本文关注太阳风、地磁场相关的瞬时扰动和连续时间演化问题,尝试将希尔伯特-黄变换（Hilbert-Huang Transform,HHT）技术应用于空间物理中两种典型的非稳态时间序列数据,分别是中低纬局域地磁感应电流（Geomagnetically Induced Current,GIC）和太阳风中Alfvén波动数据的处理分析。HHT作为一种自适应的时频分析技术,能够根据信号本身的瞬时特性自适应地对其进行分解,并通过Hilbert变换获得信号的瞬时时频能量分布,近年来被广泛应用于各领域非线性非平稳时间序列的数据分析。在中低纬局域GIC效应及其驱动源的相关研究中,首先,针对中低纬电网GIC实际监测数据很有限且信号弱的问题,本文提出了一种GIC弱信号识别的方法,即基于局域电网GIC的监测数据、临近地磁场数据和太阳风能量输入参数,采用HHT方法分解和重构GIC的暴时扰动信号,通过综合分析GIC扰动信号的瞬时能量分布和磁暴各时间相扰动总能量的变化率来识别电网GIC对磁暴的响应。然后,运用短时 Fourier 变换（Short-Time Fourier Transform,STFT）、小波变换（Wavelet Transform,WT）和HHT三种不同的时频分析技术对一次超强磁暴期间的地基观测数据进行功率谱和时频能量谱分析,利用地磁场水平分量数据构建一组双频带GIC地磁振幅指数,并进一步分析了该指数与GIC监测信号的绝对振幅在波形和能量谱方面的对应关系。研究结果表明,在中强等级的磁暴期间,中低纬度局域电网监测到的GIC信号很弱,容易被其他周期信号或噪声掩盖,但经适当处理仍然可以将GIC弱信号用于分析空间天气的GIC潜在风险;在极端空间天气事件中,GIC监测信号存在两个频带上的能量集中分布,分别对应地磁水平分量的低频带能量和地磁水平分量差分信号的高频带能量。此外,本文基于上述两方面对GIC实际监测事例的分析,结合以往的相关研究,讨论并归纳了影响局域电网GIC效应的各方面因素,其中包括GIC的空间驱动源、大地深部电性结构和电网系统的自身因素。以上研究结果有助于扩充GIC实测事例的样本,对局域电网GIC潜在风险的评估、空间天气事件对地效应的统计分析和GIC预测模型的构建等方面的研究提供了重要的参考。Alfvén波是太阳风等离子体流中普遍存在一种磁流体电磁波,其主要的观测特征是等离子体速度和磁场波动呈强相关性且成比例,因此,基于单卫星太阳风观测数据,可以通过De Hoffmann-Teller（HT）坐标架中等离子体速度和磁场波动信号的Walen关系来判断识别太阳风中的Alfvén波。在太阳风Alfvén波的观测识别研究中,传统方法定义的HT坐标架是基于平稳化近似条件确定的,忽略了太阳风等离子体背景结构随时间的非稳态变化,同时,也没有考虑观测数据中有可能存在的其他波动或非传播磁结构的混杂干扰。因此,针对传统方法的局限性和不确定性,本文提出了 一种基于集合经验模态分解（Ensemble Empirical Mode Decomposition,EEMD）技术进行Alfvén波动分析的新方法,并通过两种Alfvén波的测试方式与现有的分析方法进行对比。在基于HT参考系的常规Walen测试中,通过对等离子体和Alfvén速度各分量之差进行EEMD分解直接提取出一组随时间变化的HT速度分量,由此得到的测试结果可与传统的最小剩余电场法（Minimum Variance Analysis on Electric Field,MVAE）和平均速度差法进行对比;在改进的Walen测试中,本文利用EEMD方法分解并重构出多种组合的等离子体速度和Alfvén速度波动分量,测试结果与速度时间差分方法进行比较。在综合考虑各个Alfvén波参数后,测试结果表明:本文提出的EEMD方法能显着优化Walen判据的认证效果,相对于传统的分析方法,EEMD方法不但可以自适应地获得一个随时间变化的HT参考系速度,还提供了一种重构Alfvén波动的灵活方案,有助于消除与Alfvén波性质无关的高频和低频干扰,更适用于存在非平稳的等离子体背景运动和磁场结构的复杂情况,可以作为基于单卫星数据识别太阳风中大振幅Alfvén波的一种有效方法来使用。
胡云鹏[4]（2020）在《地震和磁暴引起的电离层电磁波动特征研究》文中进行了进一步梳理地球近地空间是由岩石圈、大气层、电离层等多个动态圈层所组成的一个复杂的耦合系统。在这个空间中,地震被认为是对于人类社会最具破坏力的自然灾害之一。在构造应力的作用下,活跃地震带地壳板块经过长期的相互挤压与能量积聚,最终可能在几秒内将能量释放到岩石圈中,而在地震准备到主震发生过程中,地球动力学过程会将岩石圈的信号传输到大气层,从而会引起地面（包括海洋）、大气层以及电离层中多种信号发生异常变化,如电磁信号、地球化学信号等。为了解释这种响应的物理机制,岩石圈-大气层-电离层耦合模型一直是科学家非常感兴趣的课题,其中多种耦合通道被提出。尽管这种不同圈层之间具有前兆性的信号响应机制目前尚不十分清楚,但为突破地震预测科学难题带来了希望。地球低轨道卫星正在发挥着越来越重要的作用,随着卫星技术的发展,如中国最新发射的电磁监测试验卫星张衡一号,对地球的观测越来越详细,这对于岩石圈-大气层-电离层的耦合机制研究创造了良好的条件。随着卫星技术不断发展以及科学家的大量研究,对于岩石圈-大气层-电离层耦合机制的研究已取得一些极具说服力的研究成果,但是目前尚需要积累更多案例资料,同时需要不断改进和完善观测技术和分析方法。地球低轨道卫星空间除了受来自地球的干扰,同时还受来自太阳活动以及磁暴、亚暴等事件的强烈干扰,为了能够对这个轨道空间电磁环境信息有一个较为全面的了解,需要利用近地球轨道电磁卫星数据认识其不同扰动条件下的背景信息,这是本论文的立题所在。本论文主要采用了DEMETER卫星和张衡一号卫星数据开展了电离层电磁波动现象研究。首先研制了CSES卫星电磁观测数据的电磁波传播特征的分析方法并利用DEMETER卫星数据对算法进行了验证;其次利用DEMETER对典型震例引起的电离层ELF频段电磁波动特征进行了具体分析;最后利用CSES卫星数据对2018年大磁暴期间ELF电磁波动变化特征进行了研究。具体研究结果如下:1.张衡一号卫星的电磁波传播特征分析方法及算法实现针对张衡一号电磁卫星记录的电磁场波形数据,研发了电磁波的波矢量分析工具包,该工具包包括了波形频谱变换、奇异值分解（SVD）方法以及Poynting能流计算。我们选取了张衡一号卫星在ULF/ELF/VLF频段观测到的哨声波、准周期辐射、电离层嘶声波等典型波动事件,开展了频谱分析和波矢量分析,通过与DEMETER卫星的对比观测研究,验证了算法的正确性,初步探讨了这些波动的传播特征,其结果也验证了张衡一号卫星在电磁场观测方面具有良好的性能。本研究研发的波矢量分析工具包可直接运用到张衡一号卫星的常规数据和科学应用中。2.强震前后ELF电磁波扰动特征研究利用DEMETER卫星在2010年4月6日苏门答腊Ms7.8地震前后在电磁场300-800Hz频段内观测到了强烈的ELF异常电磁辐射。统计了2009年8月-2010年5月经过震中附近上空四条轨道的重访轨道,并进行滑动四分位分析,结果表明与空间环境相对平静并且无中等以上地震期间相比,主震前10天至3天震中上空附近区域ELF[300-800]频段的磁场强度出现了异常增强现象。利用DEMETER卫星详查模式下的波形数据进一步计算了波的传播参数,结果表明,在主震发生前10天和6天DEMETER卫星在经过震中上空时,均记录到了800Hz以下频段自下往上传播的异常电磁辐射。最后通过建立磁场长期背景场的方法,发现相对于地震区域长期背景场,在2010年3月21日至4月6日地震即将发生的时间间隔内,ELF[300-800Hz]频段的磁场确实存在异常增强现象,并且主要在震中东北地区。3.磁暴期间ELF/VLF电磁辐射现象研究利用张衡一号卫星电磁场观测数据研究了2018年8月26日强磁暴（-174 n T）期间的电磁波动现象。研究结果表明在该强磁暴期间张衡卫星的多载荷具有良好的一致性。研究发现磁暴期间在电离层高度出现了强烈的电磁辐射波动,如准周期辐射,嘶声增强等现象。准周期辐射的周期从1s-20 s变化不等,波矢量分析证明这种准周期辐射是典型的右旋哨声波模传播,相对磁力线的传播角度达到30°-50°,波印廷能流主要集中在垂直磁场的方向。嘶声波的波矢量传播特征跟准周期辐射一致,都是右旋极化,平面度良好。磁暴主相期间在ELF/VLF 3k Hz以下频段电磁波动在整个磁暴期间都有明显增强,电磁波的增强现象很广泛,L shell从2-4范围上波幅度的增强最明显,并且在恢复相约2-3天恢复到磁暴之前的水平。在高于3 k Hz频段上的波主要在主相和恢复相初期短时间内得到增强,在ELF/VLF内频段增加主相之后波动增强持续的时间变短。通过对磁分量功率谱密度日侧和夜侧观测发现,在本次磁暴中日侧ELF/VLF波动增强的强度和各相同频段之间波动持续的时间都远高于夜侧。
何宇飞[5]（2020）在《基于SWARM和DEMETER卫星电子密度数据的地震电离层现象研究》文中研究指明地震电离层现象是地震孕育过程中所发生的复杂物理或化学过程在电离层中的响应。自上世纪60年代以来,这种现象被不断地报道,引起越来越多关注,被认为是用于监测地震活动的比较有前景且有效手段之一。近年来随着空间探测技术的发展,许多国家已经发射了专用于地震监测的卫星,实现了在卫星高度上的电离层原位测量,开展了大量地震电离层现象的研究工作,并取得了一定的研究成果。但由于地震的复杂特性,电离层的高动态变化,观测数据的多源性,分析方法的差异,至今关于地震电离层耦合机制尚未得到统一的认识,将地震电离层现象应用于地震预报预测中依然是个很大的难题。因此,还需要更多的研究开展,去发现具有明显的短临特性,探索地震孕育与电离层变化之间的内在规律。法国于2004年发射了世界上第一颗专门服务于地震和火山监测的DEMETER卫星,获得了大量的观测资料,开创了地震电离层现象研究的新局面。欧洲航天局于2013年又成功发射了由三颗卫星组成SWARM卫星星座,开启了空间立体式同步观测,大大的提高了观测效率和观测数据的空间分辨,也为地震电离层现象的研究提供了一种新的途径。本论文基于两种不同轨道运行方式的DEMETER单颗卫星和SWARM星座三颗卫星观测数据,分别利用不同的分析方法开展地震电离层现象的研究工作,探索不同轨道运行方式下卫星电离层观测资料的背景信息,尝试针对单颗卫星和星座多颗卫星的电离层观测数据异常信息的提取方法,并基于不同的扰动参数,开展震例和统计研究,取得了如下新的认识和结论:（1）对以往地震电离层现象研究中的震例研究和统计研究结果进行系统的归纳和总结,获得了关于地震电离层现象的一些规律性的认识,即地震电离层异常出现在震前的时间随着震级的增大而增长,电离层异常现象出现的震中距随着震级的增大而增大,地震电离层异常主要分布在地震震中南北两侧。（2）基于DEMETER卫星和SWARM星座观测数据,从空间分布和时间序列两个方面进行观测数据背景分析,得到观测数据空间分布随月份、季节及年度的变化,观测数据的时间序列存在的多种周期成分,并随着纬度的变化起主导的周期有所差异。在地磁纬度位于-10°～10°的范围内,卫星高度的电离层中也发现了F2层中存在的“年度异常”、“半年度异常”、“春秋分不对称异常”等现象。同纬度不同经度研究区域的时序曲线具有较好的相关性,且夜间的时序曲线相关更好。不同轨道高度的两颗卫星观测数据空间分布特征基本一致,数值差异较大。相邻轨道的两颗卫星观测数据的空间分布特征一致,但在正午时段磁赤道两侧,两星观测数据存在显着差别。（3）基于DEMETER卫星观测数据,对其运行期间全球7级以上和我国大陆6级以上的地震开展震例研究,发现有70%以上的地震能观测到震前异常变化,有增强的异常,有减弱的异常,并以增强异常为主。对多地震事件综合分析的结果显示,在震中区域存在着增强的异常变化,并且该异常变化主要集中出现在震前0～25天。依据地震参数分类的统计得到异常随震级增大其幅度增强,随震源深度增加异常减弱,并且南北半球的异常位置也有所不同。利用统计分析的方法尝试对异常进行定量的评估,异常具有大于3σ的显着特性,并利用随机事件的分析结果,对综合分析和统计分析的结果进行检验,验证了异常与地震事件的相关性。（4）基于SWARM星座观测数据,提取了轨道观测中的快速扰动变化,对典型的震例进行震例分析,并探寻该类型扰动与地震的相关性。利用SWARM三颗卫星轨道的差异,对扰动在空间存在的范围及其可能的空间传播特征进行分析和计算,辨别其是否与地震孕育有关的电离层扰动现象。为进一步证实该类扰动与地震的相关性,对地震区和非震区、地震前和地震后的该类扰动进行对比分析,结果表明震区与非震区扰动的差别不显着,震前扰动相对于震后扰动在次数上具有优势,而相近数量的随机事件分析结果,震前震后扰动次数相近,说明与地震的震前活动有一定的关联。（5）对比单颗卫星和星座观测的结果,对未来基于卫星星座的地震电离层现象研究,提出更有助于认识电离层背景变化特征,有利于识别地震电离层现象的星座轨道设计方案,为我国未来基于卫星星座的地震电离层现象研究及其在防震减灾工作中的应用提供参考。
孙晓英[6]（2020）在《主相亚暴触发特征及磁暴与太阳极紫外辐射关系的研究》文中研究指明本论文中,我们利用多卫星和多地磁台站联合观测分析了两例主相亚暴的触发特征,线性拟合分析了第23和24个太阳活动周内太阳极紫外辐射与磁暴强度的相关性。本论文主要分为两个部分:第一部分,根据Cluster星簇、Double Star、LANL系列和THEMIS多卫星和多个地磁台站的观测数据,联合分析了2005年8月24日强磁暴(SYM-Hmin～-179 n T)主相期间的强亚暴(AEmax～3708 n T)和2014年8月27日中等磁暴(SYM-Hmin～-90 n T)主相期间的强亚暴(AEmax>1000 n T)的触发特征。首先,为分析2005年8月24日的主相亚暴,采用了OMNI、TC-2、LANL 1994-084、LAN L-97A和Cluster星簇卫星及8个中高纬地磁台站的观测数据进行分析,结果表明,该亚暴触发的时序特征为:（1）～09:40:10 UT,午夜后（00:52:30 MLT）同步轨道内（（-6.0,-1.40,-0.89）RE）,TC-2卫星观测到磁场偶极化;（2）～09:41:20UT附近,PGEO（295.88°/59.18°）和WHIT（277.73°/63.92°）地磁台站观测到的Pi 2地磁脉动;（3）～09:43:20 UT,午夜后（01:11:48 MLT）中磁尾（（-17.75,-5.75,-0.59）RE）,Cluster-1观测高速尾向离子流及随后的磁场BZ分量转向,出现磁场重联;（4）～09:44:30 UT,午夜前（22:33:34 MLT）同步轨道卫星LAN L1994-084（（-6.11,2.42,0.78）RE）观测到质子无色散注入。由此可推测出该主相亚暴在同步轨道内,TC-2昏侧,可能由某种不稳定性触发,符合“由内向外”的触发模式。其次,为分析2014年8月27日主相亚暴,我们采用了OMNI、THEMIS-D（TH-D）和THEMIS-E（TH-E）卫星及两个THEMIS地磁台站的观测数据进行分析,结果表明,磁场偶极化从同步轨道内（TH-D）向同步轨道外（TH-E）膨胀,可推断出该主相亚暴同样符合“由内向外”的亚暴触发模式,并可能由近地等离子体片气球模不稳定性触发。2014年8月27日主相亚暴期间,TH-D两次在同步轨道内观测到伴随有尾向离子流和高能电子能通量同时增加的磁场偶极化,表明了在主相亚暴期间,内磁层有新的能量传输路径。第二部分,统计了第23和24个太阳活动周内的361个Dstmin<-50 n T的磁暴及相应的Dstmin前太阳10.7cm辐射通量F10.7pre的日观测值,线性拟合分析了Dstmin与对应的F10.7pre之间的相关性,其中,F10.7是表征太阳极紫外辐射强度和太阳活动水平的指数,结果表明:（1）第23个太阳活动周内太阳活动水平明显高于第24个太阳活动周,磁暴数量和强度不仅受太阳活动周期的不同阶段影响,亦可能受到太阳活动水平影响;（2）第23个太阳活动周内,随太阳极紫外辐射增强,强磁暴(-200 n T≤Dstmin＜-100 n T)和大磁暴(Dstmin＜-200 n T)出现的数量和相对发生率增大;（3）大磁暴主要发生在强太阳极紫外辐射条件下,大磁暴强度|Dstmin|与F10.7pre中度正相关,其相关性系数为0.532。由此可推断,太阳极紫外辐射通过电离层-磁层耦合可能对大磁暴有重要影响,这种影响可为空间天气预报提供重要依据。
李沐[7]（2020）在《基于Weimer电离层电动力学模型的高纬地磁扰动预报研究》文中研究指明地磁扰动是空间天气中的重要现象,地磁环境的剧烈扰动对地基技术系统等具有重要的影响。对地磁扰动的准确预报可以为应对空间天气灾害提供重要信息,由此降低灾害的影响。本文基于Weimer电势和磁势模型发展了高纬地区地磁扰动的模拟方法,并与地面台站观测数据进行了比较,用以验证模型预测的有效性。地表磁场扰动主要受电离层电流系统的影响。首先利用Weimer模式计算出电离层等效电流分布后,基于毕奥–萨伐尔定律推导了地磁扰动三分量与电流的关系,最终计算出地磁扰动量。模型的输入参数为上游太阳风速度、太阳风密度、行星际磁场和磁偶极倾角。根据地磁指数的官方计算方法,由模型计算结果推算出相应的地磁指数,并与地磁台站的观测值进行了对比。模型的计算结果与不同纬度和经度的地磁台站观测结果的基本一致性表明本文的计算方法能有效地模拟地磁暴期间地磁扰动特征。地磁指数的对比结果表明了本文的计算方法可以对地磁扰动做出有效的预测。本文结果对今后发展高纬地区地磁场预报模型奠定了重要基础。目前地磁台站在地理上的分布是不均匀的,由此导致基于这些台站数据计算的Kp指数并不能真正成为全球磁情指数。为了弥补此不足,在不同的磁纬度带按照相等的经度间隔设置了具有经度和纬度均匀分布的24个虚拟台站。利用本文的计算方法求解得到虚拟台站的地磁Ks指数,再与地磁台站的Kp指数对比分析。结果表明虚拟台站的地磁指数可以较好的刻画磁暴期间地磁扰动的整体变化,并且具有随经纬度变化的特征,能很好的呈现出地磁扰动的地域分布特性,从而能够为空间天气预报提供更好更全面的服务。
宋小健[8]（2019）在《基于THEMIS观测的磁层顶结构研究》文中进行了进一步梳理磁层顶既是磁层和太阳风的分界面,同时也控制着太阳风与磁层之间质量、动量和能量的输运,进而直接或间接的影响磁层的结构以及其中各种物理现象的发生。磁层中的各种爆发现象会对各种地基、天基系统产生影响甚至造成不可恢复的破坏。对磁层顶的研究有助于提高人们对空间灾害性天气的预警以减少对人类活动的影响。本文主要结合THEMIS卫星的观测数据对磁层顶的小尺度结构以及磁层顶的运动特征进行分析,主要研究内容及结论总结如下:（1）通过THEMIS多颗卫星的同时观测我们对凹陷磁层顶附近的磁层磁场异常结构进行研究并对磁层顶凹陷的起源进行了讨论。现有的磁层磁场模型都是基于光滑的磁层顶模型对卫星观测到的磁层磁场数据进行统计平均得到的。在与THEMIS卫星在局地凹陷磁层顶附近观测到的磁层磁场进行比较的时候,我们发现现有的磁层磁场模型无法解释THEMIS卫星观测到的异常磁场结构:正常向内的磁层磁场梯度会在几分钟之内转为向外。为此我们通过三个偶极子构建的凹陷磁层顶内磁层磁场来定性解释这一异常现象。通过假想卫星在模型中运动观测到的磁场数据与THEMIS卫星的观测数据对比,我们再现了THEMIS卫星观测到的磁层磁场的异常特征。最后我们通过THEMIS观测到的磁鞘快速流引发的磁层顶凹陷事件对磁层顶凹陷的起源进行了讨论。（2）开发了一种新的四步自动识别磁层顶穿越事件（Magnetopause Crossing Events,MCEs）的模式。人工寻找MCEs很耗费时间和精力,而且判断的标准也因人而异。现有的自动识别方法又各有各的缺点。我们通过综合利用卫星观测到的粒子和磁场数据,先通过粒子通量数据来确定卫星所处的位置（磁层、磁鞘或者太阳风）,然后获得候选磁层顶穿越时间,精确的磁层顶穿越时间通过磁场数据来获得,最后对获得的穿越时间两侧磁层和磁鞘的观测数据进行进一步的检验以去除假的穿越时间。通过对程序识别结果的复看,可以发现我们的四步识别法能最大程度的避免误判的发生,这给我们接下来的工作提供了极大的便利。我们将四步识别法应用到THEMIS在2007年到2018年近12年间处于日下点附近观测到的数据上并对一些关键参数（磁层顶法向,磁层顶运动速度等）进行了自动计算进而构建了磁层顶穿越事件数据库。后面的工作主要基于此数据库进行分析。（3）根据磁层顶附近磁层侧磁场变化特性对MCEs事例进行分类,并分别研究他们与磁层顶运动之间的关系。通过对第二个工作中识别出的16758起MCEs进行查看发现,磁层顶附近磁层侧磁场变化可以分为三类:（1）磁场扰动很大,磁场变化没有确定的趋势;（2）离磁层顶越远磁场越弱;（3）离磁层顶越远磁场越强。分别对第二第三类事件中磁层磁场变化速率与磁层顶运动速度之间的关系进行统计研究发现:对第二类事件,不管磁鞘磁场南向还是北向,两者之间的关系都是线性的,并且磁鞘磁场北向时斜率的绝对值更大,这表明磁鞘磁场北向时磁层磁场的压缩更强;对第三类事件,两者之间没有显着的关系。最后我们构建了一个简单的模型来解释第二类事件中两个变量之间的线性关系,并对第三类事件中两个变量之间为什么没有显着关系进行了讨论分析。（4）在对磁层顶进行研究的同时,我们也对TC-1观测到的激波触发磁尾等离子体片中ULF波动的事例进行了详细的分析。TC-1在2004年11月7日观测到两例行星际激波触发磁尾等离子体片中ULF波动的事例。我们通过对这两个事例进行小波分析发现他们都包含很强的环向模Alfven驻波分量。最后我们对这两起磁尾等离子片中ULF波动可能的触发机制进行了讨论。
吴迪[9]（2019）在《基于天基GNSS掩星探测技术的电离层闪烁研究》文中研究说明电离层闪烁会导致无线电信号的周跳甚至失锁,从而对全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System,GNSS）的导航定位、星地通讯以及区域通信等产生非常严重的影响。基于我国雷达、北斗导航系统（Beidou Navigation Satellite System）的快速发展以及我国南方区域正处于磁赤道异常北驼峰区域的现状,该地区电离层闪烁及时有效的监测和预警对我国的国防建设、南海渔业、海上航运等生产生活活动显得极为重要。因此我国有必要大力发展南方乃至全球的电离层闪烁观测技术,推动电离层闪烁监测、预警和预报等空间天气研究。迄今为止,国内外已有大量电离层闪烁探测手段,其中,天基GNSS掩星接收机探测技术具有全球覆盖、高垂直分辨率、高精度、全天候和长期稳定等优点,是目前最主要的电离层闪烁探测方式之一,应当是我国发展的重点。我国于2013年研制并投入使用的GNSS掩星探测仪（GNSS occultation sounder,GNOS）搭载于风云三号C星（FY3C）,其通过掩星临边观测获取了大量GPS电离层闪烁数据,为电离层闪烁预报、电离层闪烁概率发生模型等空间天气研究提供了重要支撑。基于FY3C-GNOS,我国于2017年研制并发射了搭载于FY3D卫星上的新一代GNOS,实现了GPS（Global Positioning System）与北斗（Beidou Nvigation Satellite System,BDS）双系统兼容的闪烁观测以及电离层闪烁观测数量的大幅度提升。本文详细介绍了电离层闪烁的探测原理以及研究现状,并围绕FY3C/FY3D-GNOS载荷,对其硬件设计实现、地面仿真系统设计、电离层闪烁产品反演精度验证、电离层闪烁产品应用等展开了详细讨论,并对FY3C/FY3D-GNOS电离层产品的应用前景作出展望。本文开展的主要工作如下:1.系统介绍了电离层的介质特性及其电子密度不规则结构的表征方法,分析其对卫星通信、卫星导航、雷达等系统的电离层闪烁效应。综述国内外电离层闪烁探测方法,结合FY3C/FY3D-GNOS掩星探测仪,重点分析了天基GNSS掩星探测电离层闪烁时全球覆盖、高精度、全天候和长期稳定的技术特点和优势。2.通过设计控制解算DSP以及基带处理FPGA实现了GNOS载荷的硬件功能,其中,在基带处理FPGA环节,本工作创新性地采用基于匹配滤波器和FFT频率搜索的捕获方法以及变带宽环路设计,解决了由于掩星事件持续时间很短,快速准确捕获GNSS信号并高质量输出数据的困难以及星上高动态效应产生的一系列问题,是本次载荷设计中的技术亮点。3.自主设计了基于Cornell模型的电离层闪烁地面仿真系统,完成了FY3C/FY3D-GNOS载荷功能和性能的测试。该仿真软件可灵活配置闪烁时间、数据更新周期以及模型参数,从而得到闪烁影响下GNSS信号幅度衰落及相位波动序列,通过Spirent公司的双频GPS信号模拟器生成受到电离层闪烁效应影响的GPS L1和L2以及BDS B1和B2双频信号,利用GNOS掩星探测仪进行接收、处理,结果表明,FY3C/FY3D-GNOS电离层闪烁探测精度符合要求。4.为在轨验证FY3C-GNOS电离层闪烁的探测精度,首次采用交叉验证方法将FY3C-GNOS在轨运行期间获得的最大电离层闪烁指数S4max与同类型天基COSMIC掩星项目所观测到的S4max数据进行匹配以及误差分析,在匹配过程中,除常规时空匹配外,还首次将两者掩星射线的方向性纳入匹配条件。分析表明两者数值差异的平均误差和标准差都小于0.01以及0.1。该量级的统计误差特性验证了FY3C-GNOS电离层闪烁产品的可靠性和精度,同时证明了不同电离层GNSS掩星探测项目间具备无偏性、长期一致性和稳定性,为将来开展一系列综合和长期的电离层掩星数据应用分析奠定了基础。5.天基电离层掩星探测技术能够观测到全球电离层的各种变化以及各种现象引起的电离层效应。基于该技术特点,本文首次将FY3C-GNOS在轨期间观测的电离层闪烁指数应用于事件级磁暴以探索该产品在磁暴研究中应用的可行性。结果表明FY3C-GNOS的电离层闪烁数据能够有效反映出磁暴初相、磁暴主相、磁暴恢复相的电离层变化特征,与已有闪烁探测结果相一致,表明了其在研究各类电离层现象中的巨大潜力。
赵旭东,何宇飞,陈俊,张素琴,李琪,袁伊人[10]（2019）在《基于地磁台站数据对磁暴期间环电流和场向电流的分布特征研究》文中研究说明磁暴的发生与环电流的变化密切相关.除了对称环电流外,部分环电流在磁暴的发展过程中也起到了重要的作用,同时部分环电流通过场向电流与极区电离层中的电流形成回路.本文应用INTERMAGNET地磁台网北半球中低纬区域地磁台站数据,对不同强度4个磁暴事件主相和恢复相期间部分环电流和场向电流的磁地方时分布进行了分析和讨论.对于每一个磁暴事件,在低纬地区（地磁纬度约0°—40°N）选用地磁经度上大致均匀的8个台站,通过坐标转换计算平行于磁偶极轴的地磁场水平分量H来分析磁暴期间环电流所引起的磁场扰动;在低纬地区8个台站的基础上增加中纬地区（地磁纬度约40°N—60°N）地磁经度上大致均匀的6个台站,计算地磁坐标系下地磁场东西分量Y来分析磁暴期间场向电流在中低纬地区引起的磁场扰动.结果表明,磁暴主相期间的部分环电流主要作用于磁地方时昏侧和夜侧扇区,并且主相和恢复相期间部分环电流引起的磁场变化随着磁暴级别的增大而增大;磁暴主相期间向下的场向电流多出现在夜侧至晨侧扇区,向上的场向电流多出现在昏侧至午后扇区,且中纬地区向下和向上场向电流的展布范围明显大于低纬地区;恢复相期间弱、中磁暴事件的场向电流呈现与部分环电流相同的减弱趋势,而强、大磁暴事件在恢复相末期场向电流引起的磁场变化明显不同于恢复相的其他时刻,这可能与高纬较强的亚暴活动有关.
二、2000年7月15～16日磁暴期间高纬地磁场的响应（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、2000年7月15～16日磁暴期间高纬地磁场的响应（论文提纲范文）
（1）强震前后电离层扰动星地联合分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 引言 |
| 1.1 研究目的及意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.3 文章内容安排 |
| 第二章:地震电离层前兆概述 |
| 2.1 地震活动概述 |
| 2.1.1 地震成因及震级 |
| 2.1.2 孕震区域 |
| 2.2 近地空间环境和圈层耦合 |
| 2.2.1 岩石圈(Lithosphere) |
| 2.2.2 大气层(Atmosphere) |
| 2.2.3 电离层(Ionosphere) |
| 2.2.4 磁层(Magnetosphere) |
| 2.2.5 LAI耦合 |
| 2.3 地震电磁扰动特征 |
| 2.3.1 地震电磁前兆及主要参量研究 |
| 2.3.2 电离层的震级敏感性及震前电离层扰动现象时间特征 |
| 2.3.3 震前电离层扰动空间特征 |
| 第三章 电离层TEC与地球磁场数据概述及获取 |
| 3.1 电离层TEC基本概述及数据获取 |
| 3.1.1 电离层TEC基本概述 |
| 3.1.2 电离层TEC数据获取 |
| 3.2 地球磁场概述及观测数据获取 |
| 3.2.1 地磁指数简介 |
| 3.2.2 张衡一号卫星简介 |
| 3.2.3 SWARM卫星简介 |
| 第四章 印尼地震电离层共轭效应研究 |
| 4.1 电离层TEC数据处理方法 |
| 4.2 2019年印度尼西亚苏门答腊岛南部海域M_s6.8地震震例分析 |
| 4.2.1 研究背景 |
| 4.2.2 探测结果 |
| 4.2.3 印度尼西亚地震与川滇地区TEC异常统计分析 |
| 4.3 本章总结及分析 |
| 第五章 震前地球磁场异常扰动研究 |
| 5.1 电磁波频率选取及处理方法 |
| 5.1.1 电磁波频率选取 |
| 5.1.2 地磁场数据处理方法 |
| 5.2 张衡一号卫星数据预处理 |
| 5.3 2018年8月5日印度尼西亚松巴哇岛M_s6.9震例分析 |
| 5.3.1 时空域处理结果及分析 |
| 5.3.2 频率域处理结果及分析 |
| 5.4 本章总结及分析 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历、在学期间研究成果及发表文章 |
（2）中国及周边地区电离层闪烁效应特性与建模研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 电离层概述 |
| 1.1.1 电离层分层结构 |
| 1.1.2 电离层形态变化特征 |
| 1.1.3 电离层对电波传播的影响 |
| 1.2 电离层闪烁 |
| 1.2.1 电离层闪烁理论 |
| 1.2.2 电离层闪烁指数 |
| 1.2.3 电离层闪烁模型 |
| 1.3 电离层闪烁对GNSS的影响 |
| 1.4 研究目的和主要研究内容 |
| 1.5 创新点 |
| 第2章 监测网简介 |
| 2.1 中科院空间环境监测网 |
| 2.2 中国地壳运动监测网 |
| 第3章 2017年9月8 日磁暴期间GPS定位性能评估 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 数据及方法 |
| 3.2.1 数据 |
| 3.2.2 精密单点定位PPP |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 中元节磁暴事件前后空间环境及电离层扰动情况 |
| 3.3.2 中元节磁暴事件前后动态PPP误差概述 |
| 3.3.3 讨论分析 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 太阳活动下降期间(2015-2018)中国大陆及周边区域GPS周跳特征分析 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 数据及方法 |
| 4.2.1 观测数据 |
| 4.2.2 周跳探测方法 |
| 4.3 结果与分析 |
| 4.3.1 周跳随地方时的变化特征 |
| 4.3.2 周跳随季节变化特征 |
| 4.3.3 周跳的年变化特征 |
| 4.4 讨论 |
| 4.4.1 周跳与太阳活动的相关性 |
| 4.4.2 周跳与电离层闪烁的相关性 |
| 4.5 小结 |
| 第5章 构建中国南方地区电离层闪烁模型 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 数据及方法 |
| 5.2.1 电离层幅度闪烁指数数据来源 |
| 5.2.2 计算IPP点地理经纬度 |
| 5.2.3 Kriging插值法 |
| 5.2.4 变差函数计算和拟合 |
| 5.3 结果与验证 |
| 5.3.1 实例结果 |
| 5.3.2 精度验证 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 总结与下一步工作 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 下一步工作 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（3）希尔伯特-黄变换在空间物理瞬态时间序列数据分析中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 地磁扰动事件及其驱动源特征 |
| 1.1.1 空间天气历史事件及其影响 |
| 1.1.2 GIC问题的研究意义和背景 |
| 1.1.3 GMD事件的多尺度特性 |
| 1.2 太阳风中Alfvén波的概述 |
| 1.2.1 太阳风的基本观测属性 |
| 1.2.2 太阳风中Alfvén波的观测研究进展 |
| 1.3 数据处理思路和数据来源 |
| 1.3.1 瞬态数据处理思路 |
| 1.3.2 数据来源简介 |
| 1.4 论文研究的主要内容 |
| 第2章 瞬态时间序列观测数据的分析方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 时间序列的数据分析 |
| 2.2.1 相关性分析 |
| 2.2.2 功率谱及时频能量谱分析 |
| 2.3 常用的时频分析方法 |
| 2.3.1 短Fourier变换 |
| 2.3.2 Wigner-Ville分布 |
| 2.3.3 Wavelet分析 |
| 2.4 HHT方法原理及步骤 |
| 2.4.1 HHT的基本概念 |
| 2.4.2 经验模态分解 |
| 2.4.3 集合经验模态分解 |
| 2.4.4 Hilbert谱分析 |
| 2.4.5 HHT尚待解决的问题 |
| 2.5 本章小结 |
| 第3章 中低纬电网GIC效应及其空间驱动源的研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.1.1 中低纬GIC研究面临的困难 |
| 3.1.2 GIC的基础理论 |
| 3.2 中低纬电网GIC弱信号的处理分析 |
| 3.2.1 事件选取和数据来源 |
| 3.2.2 暴时扰动信号的分解和重构 |
| 3.3 极端GIC事件相关数据的谱分析 |
| 3.3.1 事件选取和数据来源 |
| 3.3.2 GIC的功率谱和边际谱 |
| 3.3.3 地磁及GIC信号的时频能量谱 |
| 3.3.4 双频带GIC地磁振幅指数 |
| 3.4 局域电网GIC易损性因素分析 |
| 3.4.1 GIC的空间驱动源 |
| 3.4.2 大地深部电性分布 |
| 3.4.3 电网系统的自身因素 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 太阳风中Alfvén波的观测识别研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.1.1 Alfvén波的理论基础 |
| 4.1.2 De Hoffmann-Teller分析 |
| 4.2 Alfvén波的传统识别方法 |
| 4.2.1 Walén测试 |
| 4.2.2 Alfvén波的纯度指标 |
| 4.3 基于EEMD的Alfvén波判定方法 |
| 4.3.1 Alfvén波动事件的选取 |
| 4.3.2 基于HT坐标架进行的Walén测试 |
| 4.3.3 基于速度变化量的改进Walén测试 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 总结和展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（4）地震和磁暴引起的电离层电磁波动特征研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 引言 |
| 第一章 近地空间环境及电磁扰动源 |
| 1.1 岩石圈((Lithosphere) |
| 1.1.1 岩石圈的组成与结构 |
| 1.2 大气层(Atmosphere) |
| 1.2.1 均质层(Homosphere) |
| 1.2.2 非均质层(The Heterosphere) |
| 1.3 电离层(Ionophere) |
| 1.4 磁层(Magnetosphere) |
| 1.4.1 磁层概述 |
| 1.4.2 磁层基本结构 |
| 1.5 近地空间典型电磁波以及产生源 |
| 1.5.1 近地空间典型电磁波动 |
| 1.5.2 太阳活动引起强烈电磁扰动 |
| 1.5.3 磁暴亚暴引起强烈电磁扰动 |
| 1.5.4 岩石圈地震、台风和火山引起电磁扰动 |
| 1.5.5 岩石圈人工源引起的电磁辐射现象 |
| 第二章 数据介绍 |
| 2.1 张衡一号卫星简介 |
| 2.2 DEMETER卫星简介 |
| 2.3 空间天气指数 |
| 第三章 张衡一号卫星记录的空间电磁波传播特征分析方法及算法实现 |
| 3.1 张衡一号记录的波形数据频谱分析 |
| 3.1.1 波形数据频谱分析算法 |
| 3.1.2 质子回旋频率附近的电磁波动 |
| 3.1.3 闪电引起的ELF哨声波频谱特征分析 |
| 3.2 电磁波矢量分析算法实现 |
| 3.2.1 电磁波的坡印廷能流算法 |
| 3.2.2 场向坐标系统构建 |
| 3.2.3 波矢量分析算法验证 |
| 3.3 讨论与结论 |
| 第四章 地震引起的ELF电磁辐射现象研究 |
| 4.1 研究背景 |
| 4.2 2010MS7.8北苏门答腊地震震例 |
| 4.3 磁场强度重访轨道长期变化 |
| 4.4 异常电磁辐射的波矢量分析 |
| 4.5 震中长期观测背景场分析 |
| 4.6 讨论与结论 |
| 第五章 磁暴引起的近地空间ELF/VLF电磁辐射现象研究 |
| 5.1 研究背景 |
| 5.2 张衡一号卫星磁暴期间记录的ELF/VLF电磁波动 |
| 5.2.1 磁暴期间的ELF/VLF准周期辐射波 |
| 5.2.2 磁暴期间的嘶声增强现象 |
| 5.3 强磁暴期间ELF/VLF时空变化特征 |
| 5.4 总结 |
| 第六章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历 |
| 参与项目 |
| 发表文章 |
| 参加学术会议情况 |
（5）基于SWARM和DEMETER卫星电子密度数据的地震电离层现象研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 地震电离层现象研究现状 |
| 1.2.1 同震电离层扰动 |
| 1.2.2 震前电离层扰动 |
| 1.2.2.1 震例研究 |
| 1.2.2.2 统计研究 |
| 1.2.2.3 耦合机制的研究 |
| 1.3 地震电离层现象研究总结 |
| 1.3.1 主要研究参量总结 |
| 1.3.2 电离层异常特征总结 |
| 1.4 研究目的和意义 |
| 1.5 研究思路与内容 |
| 第二章 地震电离层现象概述 |
| 2.1 地震活动概述 |
| 2.1.1 地震成因及震级 |
| 2.1.2 地震过程及前兆现象 |
| 2.1.3 地震孕育区 |
| 2.2 电离层概述 |
| 2.2.1 电离层 |
| 2.2.2 电离层活动特征 |
| 2.3 电离层对地震的响应 |
| 2.3.1 地震电离层现象对震级敏感性 |
| 2.3.2 地震电离层现象的空间分布特征 |
| 2.3.3 地震电离层现象的多样性和瞬时性 |
| 2.3.4 地震电离层现象在电离层各分层中的响应特征 |
| 2.4 小结与讨论 |
| 第三章 基于DEMETER卫星数据的分析 |
| 3.1 DEMETER卫星及数据 |
| 3.1.1 DEMETER卫星简介 |
| 3.1.2 DEMETER卫星数据 |
| 3.2 DEMETER卫星观测数据的背景特征 |
| 3.2.1 空间分布背景的构建方法及特征分析 |
| 3.2.2 固定区域的观测数据时间序列构建方法及其变化特征 |
| 3.2.2.1 时间序列构建方法 |
| 3.2.2.2 数据随纬度的变化特征 |
| 3.2.2.3 数据随经度的变化特征 |
| 3.2.4 结论与讨论 |
| 3.3 地震电离层现象的震例研究 |
| 3.3.1 空间分布分析方法 |
| 3.3.2 时间序列分析方法 |
| 3.3.3 典型震例分析与总结 |
| 3.4 地震电离层现象的统计研究与验证 |
| 3.4.1 基于多地震事件分类的分析 |
| 3.4.1.1 异常的空间分布分析 |
| 3.4.1.2 异常的时间序列分析 |
| 3.4.2 基于随机事件的验证 |
| 3.4.3 基于多地震事件的定量评估 |
| 3.4.3.1 异常空间分布的统计分析 |
| 3.4.3.2 异常时间序列的统计分析 |
| 3.5 小结与讨论 |
| 第四章 基于SWARM星座数据的分析 |
| 4.1 SWARM星座及数据 |
| 4.1.1 SWARM星座简介 |
| 4.1.2 SWARM星座数据 |
| 4.1.3 SWARM星座卫星轨道的差异 |
| 4.2 SWARM星座观测数据的背景分析 |
| 4.2.1 固定研究区域观测数据的时序分析 |
| 4.2.2 观测数据的空间分布特征 |
| 4.2.3 基于三颗卫星轨道差异的特征分析 |
| 4.2.4 结论与讨论 |
| 4.3 地震电离层快速扰动的分析方法及震例研究 |
| 4.3.1 快速扰动的分析方法 |
| 4.3.2 震前的快速扰动现象 |
| 4.4 快速扰动现象与地震活动的相关性研究 |
| 4.4.1 快速扰动的空间分布特征 |
| 4.4.2 太阳和地磁活动的影响 |
| 4.4.3 有震区与无震区的对比分析 |
| 4.4.4 地震前与地震后的对比分析 |
| 4.5 小结与讨论 |
| 第五章 地震电离层现象的耦合机制 |
| 5.1 常见的耦合机制模型 |
| 5.1.1 重力波模型 |
| 5.1.2 电动力学模型 |
| 5.1.3 电磁辐射模型 |
| 5.1.4 化学模型 |
| 5.2 地震电离层耦合途径 |
| 5.2.1 重力波途径 |
| 5.2.2 电动力学途径 |
| 5.3 基于耦合机制对震例研究结果的分析 |
| 5.3.1 对DEMTER卫星震例研究结果的分析 |
| 5.3.2 对SWARM星座震例研究结果的分析 |
| 5.4 小结与讨论 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 研究结果总结 |
| 6.2 DEMETER和 SWARM的研究对比 |
| 6.3 创新点 |
| 6.4 展望 |
| 6.4.1 星座观测设想 |
| 6.4.2 研究工作展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 作者简历及发表文章 |
（6）主相亚暴触发特征及磁暴与太阳极紫外辐射关系的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第1章 引言 |
| 1.1 地球磁层 |
| 1.1.1 弓激波和磁鞘 |
| 1.1.2 磁层顶 |
| 1.1.3 磁尾 |
| 1.1.4 内磁层 |
| 1.2 磁暴 |
| 1.2.1 磁暴类型 |
| 1.2.2 磁暴过程 |
| 1.2.3 磁暴的行星际起源 |
| 1.2.4 暴时磁活动 |
| 1.3 磁层亚暴 |
| 1.3.1 亚暴类型 |
| 1.3.2 亚暴过程 |
| 1.3.3 亚暴触发特征 |
| 1.3.4 亚暴触发模型 |
| 1.4 本章总结及论文结构 |
| 第2章 数据介绍 |
| 2.1 地磁指数 |
| 2.1.1 地磁场 |
| 2.1.2 磁暴指数Dst和SYM-H |
| 2.1.3 亚暴指数AU、AL、AO和AE |
| 2.2 背景条件 |
| 2.2.1 太阳风、行星际磁场 |
| 2.2.2 F10.7指数 |
| 2.3 空间和地面联合观测 |
| 2.3.1 Cluster-Ⅱ卫星 |
| 2.3.2 Double Star |
| 2.3.3 LANL系列卫星 |
| 2.3.4 THEMIS卫星 |
| 2.3.5 坐标系 |
| 2.3.6 地磁台站 |
| 第3章 主相亚暴的触发特征研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 2005年8月24日强磁暴主相强亚暴 |
| 3.2.1 太阳风和行星际磁场条件 |
| 3.2.2 卫星轨道与地磁台站 |
| 3.2.3 空间和地面观测特征 |
| 3.2.4 讨论 |
| 3.2.5 小结 |
| 3.3 2014年8月27日中等磁暴主相强亚暴 |
| 3.3.1 太阳风和行星际磁场条件 |
| 3.3.2 卫星轨道与地磁台站 |
| 3.3.3 空间和地面观测特征 |
| 3.3.4 讨论 |
| 3.3.5 小结 |
| 3.4 主相亚暴事件对比分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 太阳极紫外辐射与磁暴的相关性研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 方法介绍 |
| 4.3 结果分析 |
| 4.4 讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 附录 |
| 致谢 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文 |
（7）基于Weimer电离层电动力学模型的高纬地磁扰动预报研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.2.1 地磁扰动研究进展 |
| 1.2.2 地磁指数研究现状 |
| 1.3 本文主要研究内容 |
| 1.4 小结 |
| 第二章 地磁扰动模型介绍及计算方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 模型介绍及数据源 |
| 2.2.1 模型主要内容 |
| 2.2.2 模型数据源 |
| 2.3 模型计算 |
| 2.3.1 电离层电流的计算 |
| 2.3.2 地磁扰动的计算 |
| 2.4 模型结果及有效性讨论 |
| 2.5 小结 |
| 第三章 地磁指数 |
| 3.1 地磁指数 |
| 3.1.1 地磁K指数 |
| 3.1.2 地磁Kp指数 |
| 3.1.3 地磁Dst指数 |
| 3.2 地磁指数计算方法 |
| 3.2.1 K指数的计算 |
| 3.2.2 Kp指数的计算 |
| 3.3 Kp指数计算结果的有效性讨论 |
| 3.4 小结 |
| 第四章 虚拟台站 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 虚拟台站Ks指数的计算结果 |
| 4.3 虚拟台站Ks指数的特征分析 |
| 4.4 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 今后工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
| 致谢 |
（8）基于THEMIS观测的磁层顶结构研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 太阳风 |
| 1.1.1 平静太阳风 |
| 1.1.2 扰动太阳风 |
| 1.1.3 弓激波对太阳风的影响 |
| 1.2 磁层 |
| 1.2.1 磁层结构 |
| 1.2.2 磁层磁场模型 |
| 1.2.3 磁层顶 |
| 1.3 总结 |
| 第2章 科学卫星简介以及数据处理方法 |
| 2.1 太阳风观测卫星 |
| 2.1.1 ACE |
| 2.1.2 WIND |
| 2.2 磁层观测卫星 |
| 2.2.1 THEMIS |
| 2.2.2 TC-1 |
| 2.2.3 GOES |
| 2.3 数据处理方法 |
| 2.3.1 最小方差分析方法 |
| 2.3.2 De Hoffmann-Teller分析 |
| 第3章 磁层顶凹陷结构研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 凹陷磁层顶穿越事件分析 |
| 3.3 三偶极子凹陷磁层顶磁层侧磁场 |
| 3.4 凹陷磁层顶磁层侧磁场的讨论 |
| 3.5 磁鞘快速流引起的磁层顶凹陷事件分析 |
| 3.6 总结 |
| 第4章 磁层顶穿越事件自动识别模式 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 模式算法 |
| 4.3 算法的验证 |
| 4.4 总结与讨论 |
| 第5章 磁层顶运动与磁层侧磁场变化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 磁层侧磁场变化的分类 |
| 5.3 模型 |
| 5.4 统计研究 |
| 5.4.1 MCE参数的计算 |
| 5.4.2 MCE事件的进一步挑选 |
| 5.4.3 统计结果 |
| 5.5 总结和讨论 |
| 第6章 行星际激波导致的磁尾等离子片中ULF波动事件分析 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 观测与分析 |
| 6.2.1 事例 1 |
| 6.2.2 事例 2 |
| 6.3 总结与讨论 |
| 第7章 磁层顶运动与磁暴的相关性研究(简介) |
| 7.1 磁暴 |
| 7.2 与磁暴相关的电流体系 |
| 7.3 磁层顶位置与磁暴的关系 |
| 7.4 总结 |
| 第8章 总结与展望 |
| 8.1 本文工作总结 |
| 8.2 工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（9）基于天基GNSS掩星探测技术的电离层闪烁研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 论文创新点 |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 电离层的形成及分层结构 |
| 1.2 电离层闪烁 |
| 1.3 国内外研究现状 |
| 1.4 FY3C/FY3D GNOS掩星探测仪 |
| 1.5 本文的研究内容 |
| 第2章 GNOS电离层掩星探测仪方案及闪烁探测研究 |
| 2.1 电离层掩星探测原理及反演方法 |
| 2.2 GNSS无线电掩星探测系统 |
| 2.3 GNOS掩星探测仪设计方案 |
| 2.3.1 控制解算DSP |
| 2.3.2 基带处理FPGA |
| 2.4 电离层闪烁指数探测方法 |
| 2.4.1 相干积累法 |
| 2.4.2 窄带功率与宽带功率相差法 |
| 2.4.3 基于FFT的电离层闪烁指数提取法 |
| 第3章 GNOS掩星探测仪地面测试电离层闪烁指数 |
| 3.1 场景设置 |
| 3.2 整机测试结果 |
| 3.3 S4指数测试结果 |
| 第4章 FY3C GNOS掩星探测仪在轨测试及与COSMIC数据的对比验证 |
| 4.1 电离层F层最大S4 指数的选取条件 |
| 4.2 FY3C以及COSMIC探测的数量及分布 |
| 4.3 FY3C-GNOS以及COSMIC的S4_(max)~F数据量变化 |
| 4.4 空间天气条件 |
| 4.5 FY3C与COSMIC的S4_(max)~F数据匹配标准 |
| 4.6 数据匹配对实例 |
| 4.7 数据对比结果统计 |
| 4.7.1 全天数据对比结果 |
| 4.7.2 夜间数据对比结果 |
| 4.7.3 白天数据对比结果 |
| 4.8 小结 |
| 第5章 磁暴期间FY3C GNOS掩星探测仪观测到的电离层闪烁变化 |
| 5.1 2015年3月磁暴特性 |
| 5.2 磁暴中FY3C观测到的电离层闪烁情况分析 |
| 5.3 与已有的闪烁探测结果比较 |
| 5.4 掩星视线方向对S4 的影响 |
| 5.5 小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
| 致谢 |
（10）基于地磁台站数据对磁暴期间环电流和场向电流的分布特征研究（论文提纲范文）
| 0 引言 |
| 1 数据及分析方法 |
| 2 结果分析 |
| 2.1 弱磁暴事件 |
| 2.2 中等磁暴事件 |
| 2.3 强磁暴事件 |
| 2.4 大磁暴事件 |
| 3 总结与讨论 |
| 4 结论 |
四、2000年7月15～16日磁暴期间高纬地磁场的响应（论文参考文献）
- [1]强震前后电离层扰动星地联合分析[D]. 周煜林. 中国地震局地震预测研究所, 2021(01)
- [2]中国及周边地区电离层闪烁效应特性与建模研究[D]. 耿威. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2021(01)
- [3]希尔伯特-黄变换在空间物理瞬态时间序列数据分析中的应用[D]. 刘瑾. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [4]地震和磁暴引起的电离层电磁波动特征研究[D]. 胡云鹏. 中国地震局地震预测研究所, 2020(02)
- [5]基于SWARM和DEMETER卫星电子密度数据的地震电离层现象研究[D]. 何宇飞. 中国地震局地球物理研究所, 2020(03)
- [6]主相亚暴触发特征及磁暴与太阳极紫外辐射关系的研究[D]. 孙晓英. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2020(02)
- [7]基于Weimer电离层电动力学模型的高纬地磁扰动预报研究[D]. 李沐. 云南大学, 2020(08)
- [8]基于THEMIS观测的磁层顶结构研究[D]. 宋小健. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2019(07)
- [9]基于天基GNSS掩星探测技术的电离层闪烁研究[D]. 吴迪. 中国科学院大学(中国科学院国家空间科学中心), 2019(07)
- [10]基于地磁台站数据对磁暴期间环电流和场向电流的分布特征研究[J]. 赵旭东,何宇飞,陈俊,张素琴,李琪,袁伊人. 地球物理学报, 2019(09)