1989年3月13日武昌地区太阳耀斑事件效应的观测结果

1989年3月13日太阳耀斑事件产生了丰富的地球物理效应。耀斑激波和耀斑粒子流引起强烈地磁暴。在武昌地区,磁暴急始发生于地方时3月13日09h30min,其初相期持续10小时(3月13日09h30min—19h20min),主相期持续13小时(3月13日19h20min—3月14日08h20min),至3月16日05h20min始恢复平静(图1)。     

2006年12月系列太阳耀斑事件的近地响应分析

利用几种不同空间位置空间天气观测数据对2006年12月系列太阳耀斑近地空间天气效应进行多方位分析,结果表明,该系列耀斑都伴随不同程度日冕物质抛射CME和高速太阳风,首轮耀斑产生超过600 km/s高速太阳风,12月6日通过L1点并持续到12月12日,12月14日次轮耀斑产生900 km/s太阳风高速流,该股高速太阳风引发12月15日地磁场特大磁暴。ACE数据显示,12月6、14、15日IMF南向分量长时间超过5 nT,14～15日有4 h以上超过10 nT,NOAA SEC发布的全球地磁综合KP指数15日超过8。磁暴期间华南地区30 min平均TEC最大值波动幅度达到10TECU或20%,表明发生了较大电离层暴。     

中国南极长城站的地磁现象及其初步分析

本文对南极长城站和北京台1986年1-3月的地磁日变化、磁暴、磁亚暴以及太阳耀斑效应进行了对比分析,不仅获知两地日变化一致和差别的条件,大磁暴和磁亚暴发展过程的全球一致性,而且获得太阳耀斑效应在背阳面也有所反映的有意义结果。     

太阳耀斑与磁暴的关系

一、引言自海尔（G.E.Hale）提出太阳耀斑活动的特性为日地关系的重要关鍵这一問題后,近30年来天文学家、地球物理学家对于耀斑所引起的一系列的現象,进行了許多研究工作。爱立生（M.A.Ellison）曾将研究太阳耀斑本身及其所引起的地球物理現象等工作,就其性貭綜合为九个方面.其中联系到地磁方面的为与耀斑几乎同时发生的紫外綫輻射所引起的“鈎扰”,和由于耀斑发射出来的微粒子流在1-2天以后达到地球而引起的“磁暴”.     

地磁场对1999年9月空间天气大事件的响应

1999年9月22－25日发生一个大磁暴（Dst=-164nT).磁暴主相开始的头1小时伴随有丰富的Pc型地磁脉动，包括Pc2,Pc3,Pc4等。在行星际磁场Bz由北向转向南向后，磁暴主相开始，南向分量达到最大值后大约2小时，地磁H分量达到最小值，恢复相开始，并且，这次磁暴与太阳风各参数以及星际电场也存在一定的对应关系。     

1991年3月24日大磁暴

K=8和9的强大的地磁场扰动称之为大磁暴。1991年是太阳活动高值年,当刚刚进入多暴的季节(春秋季)时,3月24日就迎来了强烈的K=9的大磁暴。这次大磁暴是继1982年7月13日、1989年3月13日等大磁暴以后,出现的又一次K=9的强烈磁暴。通常平均每年有30-40个磁暴,但是K=9的磁暴却不一定每年都有。磁暴起源于太阳粒子流的辐射。在太阳的活动区域喷射出带电粒子流,当粒子流向着地球前进而接近地球时,粒子流前沿表面产生感应电流和磁场,粒子流继续向地球接近,在地磁场的     

2001年3月19日至22日期间电离层暴分析

本文利用2001年3月19日至22日期间ACE卫星观测的行星际资料、电离层垂测仪资料以及中国地区TEC资料,分析了发生在这期间的电离层暴过程.结果表明：（1）日冕物质抛射造成的行星际环境为电离层暴的发生提供了大尺度环境背景;（2）强烈的电离层负暴发生在磁暴恢复相阶段;（3）强烈电离层负暴能够用暴环流理论解释.     

1986年2月6日磁暴和11日亚暴的一致性考察

本文从谱分析角度考察了1986年2月6日发生的大磁暴和随之于11日发生的亚暴,在中国地区(北半球、中低纬)和中国南极长城站(南半球、高纬)的全过程,以及磁暴初相、主相和恢复期3个不同物理过程中的谱成份。结果表明,像2月6日这样特大的急始型磁暴,无论从形态和最大幅度的纬度分布规律看,还是从其谱成份来看,均具有全球一致性。各台磁暴的共同谱周期为65min 和130min,正是亚暴主要周期130min 的1/2和1倍。因此推断磁暴中包含有许多亚暴。     

1998年4-5月地球同步轨道MeV电子通量增强事件

采用GOES9卫星观测的能量大于2MeV和大于4MeV电子通量和行星际飞船ACE太阳风参数的高时间分辨率资料,以及磁暴指数Dst资料,分析了1998年4-5月期间地球同步轨道电子通量增强事件的时间和能量响应特征及其与行星际太阳风参数、磁暴和亚暴等扰动条件的对应关系.结果表明,地球同步轨道相对论性（MeV）电子通量增强事件有明显的周日变化,中午极大和午夜极小.4月22日和5月5日开始的两次大事件中,能量大于2MeV电子通量中午极大值上升到最大值的时间尺度分别约为4天和1天,中午极大值高于背景水平的持续时间分别为13天（4月22日-5月4日）和16天（5月4日-20日）以上.每次MeV电子通量增强事件的能量范围不完全相同.两次大事件的上升段都对应于磁暴的恢复相,与太阳风动压脉冲、高速流脉冲和负Bz分量关系密切.     

宇宙线小波分析在大地磁暴预报中的应用

利用Morlet小波变换方法对北京宇宙线台站的地面宇宙线强度在地磁暴前后的变化特征进行分析,得到:1)在平静期,北京宇宙线数据存在准24h周期性的特征,且通过分析周期为12h的Morlet小波"模",发现值稳定,且小于0.6;2)以90天为时间窗口,对2004年7月地磁暴前后的小波频谱变化进行详细分析,发现当发生大地磁暴时,宇宙线的静日准24h周期被打破,其他周期的波动开始增强.进一步研究发现,周期12h的波动在大地磁暴数小时到1天左右会出现显著增强,这一现象在2001、2002和2004年期间的大地磁暴前得到验证.3)Morlet小波"模"数据的急速增大是发生地磁暴的先兆特征,当小波模变化达到一定的阈值就可能发生大磁暴.本文分析了周期为12h时小波的模数据,对强地磁暴事件进行统计,选定阈值0.6,并通过2003年的6次大地磁暴进行预报验证,结果表明该方法不仅能够对大地磁暴事件进行预报,而且提前量满足预报需求,为基于宇宙线实测数据预报地磁暴方法提供了重要基础.     

Ionospheric effects near the magnetic equator and the anomaly crest of the Indian longitude zone during a large number of intense geomagnetic storms

Ionospheric effects of a large number (51) of severe geomagnetic storms are studied using total electron content (TEC) and VHF/UHF scintillation data from Calcutta, situated near the northern crest of equatorial ionization anomaly and equatorial spread-F (ESF) data from Kodaikanal. The susceptibility of the equatorial ionosphere to develop storm time plasma density irregularities responsible for ESF and scintillation is found to be largely modulated by the local times of occurrences of main and recovery phases as seen in the D_st index. While inhibition of premidnight scintillation for lower TEC values compared to the quiet day averages is omnipresent, occurrence of scintillation for enhancements of TEC is largely dependent on initiation time and amplitude of the said deviations. An overall reduction in threshold values of h′F for observing storm induced ESF and scintillation compared to reported quiet time values is noted. The results are discussed in terms of storm time variabilities in electric fields, neutral wind system and composition changes.     

海南三亚地区S4指数与C/N、ROTI的比较分析

本文通过利用海南三亚站（1834°N, 10962°E）GPS闪烁/TEC接收机2004年8月到2005年7月间观测数据，在对三亚地区闪烁初步统计分析的基础上，比较分析了观测数据中S₄（幅度闪烁指数）和C/N（载噪比），S₄和ROTI（TEC变化率标准差）的关系，同时对2004年11月7日的闪烁事件进行了具体的分析. 通过比较分析得出：（1）三亚地区全年的闪烁强度具有明显的半年变化，在春秋季出现全年闪烁强度的最大值；（2）S₄与C/N具有很好的负相关性；（3）ROTI可以作为由小尺度不规则结构引起闪烁出现的指示剂.     

低纬电离层TEC起伏与相位闪烁的统计特征

穿过电离层不规则体传播后的无线电波,其振幅和相位出现快速随机起伏,即电离层闪烁.为了量化电离层不规则体和相位闪烁的强度,本文提出用TEC起伏δTEC作为特征参量,并用δTEC的标准差构建一种新指数σtec.文中证明指数σtec与相位闪烁指数完全等效.在电离层强闪烁期间,经常出现信号短暂失锁和周跳,导致TEC值突跳和不连续.为此,本文设计了一种周跳检测与校正的批处理算法,用于消除TEC值突跳.在此基础上,利用位于我国中南部电离层闪烁监测台网2012—2015年的观测数据,考察了GPS信号相位闪烁和不规则体的统计特征.结果表明,我国低纬电离层不规则体和相位闪烁与振幅闪烁随地方时和月份变化的特征类似,一天之中主要出现在日落后至黎明前,一年之中,春季不规则体出现最频繁、秋季次之,呈现春秋不对称性,冬夏季出现很少.此外,我们还比较分析了指数S4与σtec的联系,两者之间显著正相关表明,小于第一菲涅尔带尺度的小尺度不规则体和大于第一菲涅尔带尺度的大尺度不规则体一般同时存在.     

海南三亚地区S4指数与C/N、ROTI的比较分析

本文通过利用海南三亚站（1834°N, 10962°E）GPS闪烁/TEC接收机2004年8月到2005年7月间观测数据，在对三亚地区闪烁初步统计分析的基础上，比较分析了观测数据中S₄（幅度闪烁指数）和C/N（载噪比），S₄和ROTI（TEC变化率标准差）的关系，同时对2004年11月7日的闪烁事件进行了具体的分析. 通过比较分析得出：（1）三亚地区全年的闪烁强度具有明显的半年变化，在春秋季出现全年闪烁强度的最大值；（2）S₄与C/N具有很好的负相关性；（3）ROTI可以作为由小尺度不规则结构引起闪烁出现的指示剂.     

2004年11月强磁暴期间武汉电离层TEC的响应和振幅闪烁特征的GPS观测

本文利用设在武汉(11436°E,3053°N,磁纬194°)的GPS电离层TEC和电波闪烁监测仪的测量数据,分析了2004年11月强磁暴期间TEC的响应以及电波闪烁和TEC起伏的特征.结果表明,在这次强磁暴期间,武汉及其邻近地区电离层TEC的响应以正暴相为主,正暴相分别出现在两次主相期间,最大正偏离达到50 TECU.这次磁暴另一个重要影响是主相期间L波段振幅闪烁的活动性及其强度显著增强.S4指数最大接近10.伴随增强的闪烁活动,多次观测到深度耗尽的等离子体泡与TEC起伏,TEC变化率的标准差ROTI指数也显著增强.分析揭示, ROTI指数与S4指数呈正相关,相关系数达到097.线性回归计算得到,ROTI和S4的比率为964.     

Dynamics of high-latitude patches and associated small-scale irregularities during the October and November 2003 storms

Observations from a network of specially equipped GPS scintillation receivers in Northern Europe are used to investigate the dynamics of ionospheric plasma during the storm events of 30 October and 20 November 2003. The total electron content (TEC) and scintillation data, combined with ionospheric tomography produced by the multi-instrument data analysis system (MIDAS), reveal strong enhancements and steep gradients in TEC during nighttime under a prevailing negative B_z component of the interplanetary magnetic field (IMF). Amplitude and phase scintillation maxima are often co-located with the TEC gradients at the edge of plasma patches, revealing the presence of small-scale irregularities and suggesting association with a tongue of ionization (TOI) convecting in an anti-sunward direction from the American sector across the polar cap. Similarities and differences between the ionospheric response to the two storms are investigated. The 30 October event reveals a quite complex scenario showing two phases of plasma dynamics: the former reflects the expected convection pattern for IMF B_z southward and the latter possibly indicates a sort of TEC plasma stagnation signature of the more complex convection patterns during several positive/negative excursions of IMF B_z.     

Investigation of Ionospheric Response to Geomagnetic Storms over a Low Latitude Station,Ile-Ife,Nigeria

Due to several complexities associated with the equatorial ionosphere, and the significant role which the total electron content (TEC) variability plays in GPS signal transmission, there is the need to monitor irregularities in TEC during storm events. The GPS SCINDA receiver data at Ile-Ife, Nigeria, was analysed with a view to characterizing the ionospheric response to geomagnetic storms on 9 March and 1 October 2012. Presently, positive storm effects, peaks in TEC which were associated with prompt penetration of electric fields and changes in neutral gas composition were observed for the storms. The maximum percentage deviation in TEC of about 120 and 45% were observed for 9 March and 1 October 2012, respectively. An obvious negative percentage TEC deviation subsequent to sudden storm commencement (SSC) was observed and besides a geomagnetic storm does not necessarily suggest a high scintillation intensity (S₄) index. The present results show that magnetic storm events at low latitude regions may have an adverse effect on navigation and communication systems.     

Studies of ionospheric variations during geomagnetic activities at the low-latitude station, Ile-Ife, Nigeria

The dual frequency SCINDA NovAtel GSV 4004B GPS receiver installed at the Ile-Ife (low-latitude station) has been in operation since December 2009. Data records for the year 2010 were processed to obtain Total Electron Content (TEC) and S ₄ index. These were interpreted to analyze the ionospheric condition during low geomagnetic activity period (when Dst is from ?40 to 0 nT) and during geomagnetic storm events (with Dst about ?100 nT). Seasonal variations of the TEC and S ₄ index were also investigated. The occurrence of scintillations is closely linked to the peak value of TEC during the daytime; this is very evident during the equinox months when TEC ≥ 30 TECu. When the maximum TEC value is below 30 TECu, as shown by most of the days in the summer months, the scintillation phenomenon does not occur. During geomagnetic storms, the daytime segment of the TEC plot experiences fluctuations (even bifurcations) in values with the peak TEC value of about 40 TECu. From the interpreted data, the occurrence of geomagnetic storm does not necessarily suggest an increase in the level of scintillations at a low-latitude region. Also, there is a remarkable difference between the IRI 2007 model and the observed TEC values, as the daytime TEC peak differs in magnitude and time of occurrence from the observed TEC.     

暴时低纬电离层不规则体响应特征的多手段观测

2010年10月11日发生了一次中等强度的磁暴.本文利用三亚(18.4°N,109.6°E)数字测高仪、VHF雷达和GPS TEC/闪烁监测仪数据以及120°E子午线附近我国漠河(53.5°N,122.4°E)、北京(40.3°N,116.2°E)和武汉(30.6°N,114.4°E)的数字测高仪和GPS TEC/闪烁监测仪数据,分析了磁暴期间我国中低纬地区电离层不规则体的响应特征.结果表明:这次磁暴触发了10月11日午夜前后两个时段低纬(三亚)电离层不规则体事件,而在较高的纬度地区(武汉及以北),并没有观测到电离层不规则体与闪烁.在午夜前,电离层不规则体的发生受磁暴主相期间快速穿透电场激发;在午夜后,电离层不规则体受磁暴恢复相的扰动发电机电场触发,该时段伴随行星际磁场北向翻转的过屏蔽穿透电场也可能是扰动源之一.此外,磁暴期间不同尺度的电离层不规则体会伴随发生.