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本文内容分两部分:第一部分分析了台风对电离层F2层的影响;第二部分给出了预报电离层TEC的积分差分方法。
电离层与低层大气的耦合是目前电离层物理研究中的热点与难点之一。很多观测证据表明,电离层会受到低层大气的影响,特别是在诸如台风、寒潮和雷暴等剧烈天气过程中。找到并理解这些较强天气过程与电离层之间存在的关系,无论是对电离层物理研究本身还是对以后的实际应用都是很有意义的。利用广州和海口两个台站的垂直测高仪数据,本文第一个工作分析了磁平静期间台风登陆后电离层F2层的响应。结果表明,台风登陆期间,电离层F2层临界频率有下降的趋势,并且这种受扰动的强度和持续时间似乎与台风强度以及观测台站所处的地理环境有关。针对这些观测现象,我们提出了台风影响电离层F2层的一种可能机制。即认为在台风登陆期间,强烈的海气、陆气相互作用会增强低层大气的湍流活动,并可能导致大气湍流层顶的抬升,这种抬升会改变高层大气结构,从而影响高层大气中的光化学过程,最终造成对电离层的影响。在台风活动抬升湍流层顶的假设下,利用一个一维电离层物理模型模拟了电离层F2层的响应,模拟结果能较好的解释以上观测事实。这表明,台风期间湍流层顶的抬升可能是台风影响电离层F2层一种有效机制。
本文第二个工作给出了预报电离层TEC的一种方法。该方法从电子的连续性方程出发,经过理论推导得出了一个电离层TEC短期预报模型。预报结果表明,在磁平静期或中等磁扰时由该模型所得的TEC预报值与观测值符合得较好,而在大磁暴期间预报值与观测值有可能出现较大偏差,但总体效果仍较好。