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基于Millstone Hill非相干散射雷达观测的电离层电子浓度剖面的经验正交函数分析
  • ISSN号:0001-5733
  • 期刊名称:《地球物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:P352[天文地球—空间物理学;天文地球—地球物理学]
  • 作者机构:[1]中国科学院地质与地球物理研究所,北京100029, [2]中国科学院武汉物理与数学研究所,武汉430071, [3]中国科学院研究生院,北京100049
  • 相关基金:中国科学院创新方向性项目(kzcx3-sw-144)、国家自然科学基金项目(40636032)和国家重点基础研究规划项目(2006CB806306)资助. 致谢 感谢雷久侯博士对本文工作的有益讨论.
中文摘要:

本文利用经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,简称EOF)方法分析了Millstone Hill非相干散射雷达(Incoherent Scatter Radar,简称ISR)近三个太阳黑子周期(1976年2月-2006年4月)的实测电离层160-700km的电子浓度剖面资料,并分别用Chapman-α函数拟合了平均电子浓度剖面和带有均值的前三阶EOF级数.结果表明:电子浓度剖面的EOF级数的第一阶项主要控制F2层峰值浓度NmF2,第二阶项同时控制F2层的峰高hmF2和等效标高Hm,第三阶项主要控制等效标高Hm.进一步分析了对应的EOF系数的周日变化、季节变化和太阳活动周期变化,这些变化反映了NmF2,hmF2,Hm的气候学变化规律,例如电离层的冬季异常、半年异常等.EOF方法在级数展开方面收敛速度快,很少数低阶项即能反映电子浓度剖面的主要变化,因此可用于提取出电子浓度剖面的主要分布特征及其周日变化与气候学变化特性,并可用于进一步构建相应的经验模式.

英文摘要:

The empirical orthogonal function (EOF) analysis has been applied to studying the ionospheric electron density profiles between 160 and 700 km, which is based on the data obtained from the incoherent scatter radar at Millstone Hill from February 1976 to April 2006. The mean electron density profile and the first three terms of EOF series with the mean term are fitted by Chapman-α function respectively. The results reveal that the first term of EOF series of the ionospheric electron density profiles mainly controls the ionospheric F2 peak density NmF2, the second controls both the F2 peak height hmF2 and the effective scale height Hm, and the third controls the effective scale height Hm. In addition, we have analyzed the diurnal, seasonal and solar activity variations of the corresponding coefficients of the EOF terms. These variations represent the climatic characteristics of NmF2 , hmF2 and Hm , such as the ionospheric winter anomaly and semiannual anomaly. EOF series converge rapidly in analyzing the electron density profiles, and the first few terms can represent the maincharacteristics. So we can use EOF analysis to extract the main distributional characteristics as well as the diurnal and climatic variation characteristics of the electron density profiles, which can be used to build theempirical model for further study.

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期刊信息
  • 《地球物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国地球物理学会 中国科学院地质与地球物理研究所
  • 主编:刘光鼎
  • 地址:北京9825信箱
  • 邮编:100029
  • 邮箱:actageop@mail.igcas.ac.cn
  • 电话:010-82998105
  • 国际标准刊号:ISSN:0001-5733
  • 国内统一刊号:ISSN:11-2074/P
  • 邮发代号:2-571
  • 获奖情况:
  • 首届国家期刊奖,第二届国家期刊奖,中国期刊方阵“双高”期刊,第三届中国出版政府奖
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰地学数据库,荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国地质文献预评数据库,美国剑桥科学文摘,美国科学引文索引(扩展库),美国石油文摘,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:31618