泸定M_S6.8地震前后的电离层TEC扰动分析

为了分析泸定M_S6.8地震期间的电离层TEC异常与地震之间的相关性,基于2022年8月6日—2022年9月8日GFZ全球电离层格网数据,选取4个特征点并使用滑动四分位距法,检测2022年9月5日泸定M_S6.8地震孕震区上空的VTEC异常。4个特征点的VTEC在8月26日、8月30日、9月4日、9月5日和9月8日均出现异常扰动,排除空间环境活动的干扰后,8月26日的负异常和8月30日的正异常与本次地震相关,且VTEC异常集中出现在世界时间UT04：00-12：00,呈现先增大后减小特征。检测结果表明,地震期间的电离层TEC异常与地震之间具有较强的相关性,可为地震的预测分析提供参考。     

联合经验正交分解和ARIMA模型的中国地区电离层短期预报

针对电离层垂直总电子含量(Vertical Total Electron Content,VTEC)具有非平稳和季节性变化的特性,结合经验正交分解(EOF)能够对非平稳时间序列进行简化和剔除冗余信息的优势,该文探索联合EOF和自回归移动平均模型(ARIMA)作为FOE-ARIMA,对中国地区电离层VTEC进行短期预报。采用IGS(International GNSS Service)中心提供的中国地区电离层格网数据(Global Ionospheric Maps,GIM),对不同季节前10天GIM数据进行EOF分解,使用ARIMA模型对主分量进行预报,通过重构获取未来5天VTEC值,并将EOF-ARIMA模型预报结果与ARIMA模型进行对比、分析。结果表明：EOF-ARIMA模型平均相对精度为83.3%,平均标准差为3.51 TECu,较ARIMA模型其平均相对精度提高了3.3%,平均标准差降低了0.16 TECu;EOF-ARIMA模型预测结果无明显季节差异,ARIMA模型秋季预报精度明显低于其它季节;EOF-ARIMA模型在赤道异常处预报精度未受影响。由此表明EOF-ARIMA模型在中国地区进行电离层短期预报具有较高的精度和稳定性。     

震前电离层扰动研究进展及汶川地震前电离层变化

介绍了近年来国内外对震前电离层异常扰动研究进展,大量新的观测证据显示,地震活动前的电离层扰动确实存在,而且在震级大于5级的地震发生前几天到几个小时内的孕震区上空会发生显著电离层扰动。针对2008年5月12日发生的里氏8.0级汶川大地震事件,通过利用漠河、北京、武汉和三亚的地基GPS测量获得的垂直电子总含量(VTEC)数据,北京地面测高仪测量的F_2层临界频率和Es临界频率等参量,考察中国上空电离层在地震前的变化情况,发现地震前1～6 d中,5月6-7,10-11日,白天电子浓度比5月1-5日的值偏低。但f_0E_s增强。5月9日日落后中低纬电子浓度出现异常增强,而这段时间地磁活动平静。探求这些异常变化的机制则需收集更多资料做进一步的研究。     

利用GPS观测值反演电离层总电子含量的时空变化

为了便于电离层总电子含量时空变化的研究,利用区域电离层模型获得了GPS系统硬件延迟,从而进一步获取了绝对电离层总电子含量值.利用北京IGS站的GPS观测数据分别计算了2000年至2004年各个不同季节的总电子含量,经比较发现,电离层总电子含量表现出明显的季节性变化.利用中国地壳观测网络25个测站的观测数据计算发现,电离层总电子含量空间变化幅度大,在低纬度地区总电子含量值相对较大,而在中纬度地区相对较小.     

基于SARIMA模型的电离层总电子含量短期预报

针对电离层总电子含量(total electron content,TEC)序列呈现周期性特征,采用季节时间序列(seasonal ARIMA,SARIMA)模型对TEC序列进行预报分析。利用JSCORS 2010年的GPS双频观测数据计算的VTEC序列为样本数据建立模型,实验结果表明:VTEC序列建立合适的季节ARIMA模型,并运用该模型进行短期预测,预测值与实测值变化趋势一致,短期预报的平均相对精度可达89%,但预报精度会随预报长度的增加而减小。     

确定GPS接收机码间偏差的一种新算法

针对目前求解GPS接收机码间偏差(B)的主要方法(球谐函数模型法、曲面拟合模型法等)存在计算繁琐和效率不高等问题,研究并提出一种新的计算方法,即利用双频载波相位平滑伪距数据以及CODE提供的全球电离层VTEC地图和卫星B值,通过旋转地图内插VTEC以及伪距差分进行单站GPS接收机B值的解算。采用此方法和IGS跟踪站的观测数据解算GPS接收机的B值,并与CODE提供的跟踪站的B值进行比较,结果表明,这种新算法能够以优于0.4ns的精度确定GPS接收机的B值。     

美国加利福尼亚州M 6.0地震前电离层TEC异常分析

 针对2014 年8 月24 日世界时10:20 发生在美国加利福尼亚州地区(38.21°,-122.32°)的M 6.0 地震,利用美国地区全球定位系统(GPS)双频观测台网和欧洲定轨中心(CODE)绘制的全球电离层地图(GIM),分析震前上空电离层电子浓度总含量(TEC)的时间和空间变化。结果表明,震前2 d 震中附近区域TEC 相对于前25 d,TEC 下边界限出现明显负异常;通过对全球范围电离层TEC 变化的空间分析,震前2 d 震中附近区域异常减小的时间持续约40 h,且TEC 减小幅度和相对变化较为明显。此次地震前电离层TEC 异常减少,与以往亚洲地区地震的统计分析结果较为一致,但对北美地区地震空间前兆规律还有待于积累更多资料及分析。     

由GPS探测的Sumatra地震前电离层异常研究

2016年3月2日苏门答腊发生Mw7.8级地震.为了研究此次地震与电离层的耦合关系,采用欧洲定轨中心提供的Global Ionosphere Map(GIM)数据,利用滑动四分位距法探测了震中的TEC时间序列.在排除太阳与地磁活动的干扰后,结果发现在震前第8d震中地区电子含量明显降低,coco观测站也观测到TEC负异常现象.全球TEC异常分布图显示TEC异常持续约6h,最大幅度达到-6TECU.异常区域主要出现在孕震区内,最大异常区域并不垂直于震中位置,而是出现在靠近赤道异常边界的一侧,但是对应磁共轭区内并无明显TEC异常出现,这可能是Sumatra地震的电离层前兆之一.     

基于BDS/GPS双系统的全球电离层建模

借助当前比较完善的GPS系统,建立基于BDS/GPS双系统的全球电离层模型,是克服BDS单系统建模弊端,提高全球电离层模型和硬件延迟(DCB)监测精度的一种有效途径.本文分析了基于BDS/GPS双系统的电离层模型所能达到的精度,以及GPS观测对DCB监测的辅助作用.文中选用了太阳活动峰年2013年2月11日–2014年1月13日336天的BDS/GPS双系统观测资料,利用15×15阶球谐函数模型建立了全球电离层模型(GIM/SHA),并利用IGS最终电离层产品(GIM/IGS)、双频实测VTEC和海洋测高数据对该双系统模型的电离层产品进行了全面的精度评估.结果表明:(1)通过与三种基准数据比对,GIM/SHA的外符合精度在3–6 tecu范围内,且系统性偏差较小;(2)GPS卫星P1P2频点DCB与IGS最终产品结果比较BIAS在0.1 ns内,RMS最大不超过0.2 ns;(3)通过比较BDS单系统与双系统生成的卫星和接收机B1B2频点DCB发现,两种方法解算的DCB均值差别为0.01–0.227 ns,双系统解算BDS卫星DCB稳定性稍优于单系统结果,但是GPS观测资料的加入能够明显地提高接收机DCB的稳定性;从14颗BDS在轨卫星B1B2频点DCB长期稳定性统计可见,各卫星DCB长期稳定性为0.2–0.3ns,其中GEO卫星稳定性水平稍差.     

利用NOAA数据分析地震前总电子含量异常

利用美国国家海洋和大气管理局（NOAA）发布的电离层总电子含量（TEC）数据,采用从点到面的分析方法,分析了墨西哥2012年3月20日和4月12日两次地震前的TEC数据,发现两次地震前均出现TEC异常,具体表现为：以点计算的震中TEC波形图显示3月20日震前的3月7日、3月15日和3月18日出现TEC异常,4月12日震前的4月4日和4月11日出现TEC异常;以面计算的TEC分布显示震中周边区域在震前出现异于其他地区的TEC增大或减少.     

利用IGS的GPS资料确定全球电离层TEC的初步结果与分析

尝试利用球谐函数模型和2000年7月15日139个IGS(International GPS Service)站的双频GPS观测数据计算了全球电离层电子总合量(total electron content TEC),给出了基本方法和初步结果;分析和讨论了目前利用GPS资料确定全球电离层TEC形态所存在的困难和需进一步解决的问题;对这项工作的深入研究提出了若干建议.     

基于GPS资料研究中国区域电离层TEC的周日变化、半年度及冬季异常现象

利用球谐函数模型和2000-2002年间中国地壳运动观测网络基准站双频GPS P码观测数据,计算了中国区域电离层电子总含量(total electron content,TEC)年变化时间序列值,并着重以2001年计算结果为例,研究了中国区域电离层的周日平均变化特性和"半年度异常"(即电离层TEC值在春秋出现峰值,冬夏出现谷值)、"冬季异常"(即冬季日间的TEC值高于夏季日间的TEC值)现象.     

玉树Mw7．1地震前电离层异常扰动初步分析

为了研究地震电离层效应,采用CODE提供的全球电离层地图（GIM）数据分析了2010年4月14日玉树7．1级地震．通过插值提取了震中区域震前的TEC时间序列,利用滑动四分位距法排除太阳（SSN、F10．7）和地磁活动（Dst、Kp）的干扰,发现电离层在震前26天和13天存在明显异常．全球电离层异常分布结果显示,震前26天的电离层异常幅度小于震前13天的异常幅度,这可能与临震时间有关．此外,两次异常的峰值点与震中区域并不严格对应,而是靠近震中偏向赤道的一侧,同时磁共轭区也有异常出现,但范围和幅度较小,这两次电离层异常有可能是地震前兆．     

电离层在地震短临预报中的应用

总结了能够引起电离层扰动的各种因素,包括太阳活动、地磁活动、大气波动、剧烈天气以及其它方面(例如地震、火山以及人类活动等);提出了地震电离层前兆研究的一般步骤流程:地震事例筛选-电离层观测参量筛选-异常识别与提取-地震电离层前兆确认;介绍了目前地震影响电离层的三种可能途径:化学、机械波和电磁途径;总结了地震电离层前兆地基和天基监测手段;最后提出了地震电离层前兆研究的几个重点需要解决的问题.     

一种基于电离层变化率的单频载波相位平滑伪距改进方法

为了避免单频用户可能出现的发散问题。在单频载波相位平滑伪距中,基于电离层延迟模型对电离层延迟变化进行补偿,进而推导该方法平滑后伪距精度的数学模型,使用IGS实测数据进行算例分析,验证本文方法的有效性。结果表明:本文改进的算法明显优于传统单频载波相位平滑伪距法。     

利用CORS进行格网化电离层TEC实时监测

为了实现对区域电离层的实时监测,利用连续运行参考站观测到的双频GPS数据提取电离层总电子含量(TEC)信息.根据卫星和接收机硬件延迟在一定时间内比较稳定的特点,利用前一天计算的硬件延迟值来修正当日卫星传播路径上的总电子含量值,从而获得实时的电离层总电子含量.由此建立单历元多站多项式模型,结果表明:当基站间距离平均约为250 km时,由7个基站共同建立的实时模型内外符合精度平均优于0.8 TECU(1TECU=1016电子数/m2),将实时模型计算的电离层延迟改正信息应用于静态单频PPP定位中,点位精度能够达到0.3~0.4m,与不进行电离层延迟改正的单频PPP定位结果相比提高80%左右.因此,进一步结合格网技术,可以实现区域电离层总电子含量的实时监测.     

我国中低纬地区GPS定位中的电离层二阶项延迟影响分析与研究

基于消除电离层一阶项延迟的双频载波相位Lc线性组合观测量,利用中国地壳运动观测网络以及国际IGS（International GNSS Service）提供的6个跟踪站连续15天的观测数据,初步分析和研究了电离层二阶项延迟对我国中低纬地区全球定位系统（Global Positioning System,GPS）定位结果的影响.研究结果表明,在电离层二阶项延迟影响下,我国中低纬地区GPS定位结果呈普遍规律性南移的现象,且各地区南偏趋势差异甚微.     

电离层对耀斑响应的GPS观察研究

利用1997－1999年全球日地电离层观测卫星的耀斑观测资料以及全球定位系统（GPS）网的观测资料，对不同级别耀斑爆发期间的电离层总电子含量（TEC）随时间的变化特点,TEC增幅及其与X射线最大辐射通量之间的关系进行了研究，利用缓变型耀斑爆发期间的GPS观测数据，分析了电离层对此类耀斑的响应特点。     

电离层对耀斑响应的GPS观测研究

利用1997～1999年全球日地电离层观测卫星的耀斑观测资料以及全球定位系统(GPS)网的观测资料,对不同级别耀斑爆发期间的电离层总电子含量(TEC)随时间的变化特点、TEC增幅及其与X射线最大辐射通量之间的关系进行了研究.利用缓变型耀斑爆发期间的GPS观测数据,分析了电离层对此类耀斑的响应特点.     

甚低频法预报“神舟”三号发射期间的太阳耀斑爆发情况

太阳发生耀斑时,辐射出大量的X射线和高能粒子等,使得电离层的物质瞬间被大量电离,电离层的电子浓度急速变化,电离层的等效反射高度随之变化,从而引发甚低频信号相位异常现象。基于在河南新乡用甚低频接收机监测到的“神州”三号发射和返回期间的甚低频信号的相位异常情况,对相位异常的数据用最小二乘法进行了处理分析并给出了预测的耀斑级别,和美国的GOES卫星观测到的数据进行比较,结果吻合恰好,验证了此方法的可行性。