电离层乳突异常的经度效应

电离层乳突异常的经度效应

一、印度和东亚进行tec资料的分析在研究了美国、非洲和亚洲的电离层道教异常后，比较了美国、非洲和亚洲的土壤观测数据，发现不同经络的道教异常形状存在很大差异。在文献中，这种异常的磁极经络效应解释为，不同经络磁极的地理位置不同。磁极的角度不同。不同的磁极强度和芯强度。卫星探测还证实，异常的大陆效应是由印度扇区和东亚扇区（香港）的tec数据引起的。根据1965年2月和1965年2月，印度扇区北部峰的异常强度低于东亚扇区，靠近北峰。1965年1月，这两个扇区的北部峰的位置具有相同的纬度，但东亚扇区的强度略小于印度扇区。1985年5月和8月，东亚扇区的北部峰强度比印度扇区的强度高，靠近道教。这两个扇区之间的经度仅为40，但在不同年份和月份，异常波形的平均形状有很大不同。其后卫星资料进一步发现,在本地时相同、磁活动指数相同的情况下,仅由于经度相差30°就可导致赤道异常有明显的差别.最近在研究赤道异常的逐日起伏(day-to-dayvariation)时发现,广州站与冲绳站经度相差仅17°,但它们的逐日起伏有时并不同步.本文系统地比较经度相差大约一个时区的日本扇区与中国东部地区赤道异常的平均形态有多大差异,进而检查我国东部垂测链所得结果与我国西部地区相应纬度垂测结果的差别.二、月几种情况下f0f2的日变化东亚地区大约相差一个时区的两条电离层垂测链的资料被用于分析赤道异常的经度效应.一条链是位于赤道异常北峰北坡上日本的五个垂测站,约位于东经135°左右,用135°EMT作为本地时;另一条链则包括北峰附近的广州站、钟坜站,以及北峰北坡的武昌、北京、满洲里站,这条链位于我国东部地区,除钟坜大多靠近东经115°,用120°EMT作为本地时.各站代号、地理位置及磁纬见表1.根据文献,Okinawa与Yamagawa位于北峰北坡上,磁纬相差5°,且北坡这一段线性较好.从表1可见,武昌站磁纬比Yamagawa站低1.2°,其位置介于Okinawa站与Yamagawa站之间.如果中国地区和日本扇区的赤道异常具有相同的形态,则根据线性内插的原则,武昌站的f0F2应比Yamagawa站的相应值大1/4(Ok站与Ya站的差值)即如果f0F2(武昌)的实测值,偏离(1)式的计算值,则说明相差一个时区的两个扇区的赤道异常的形态是有差异的.由于Ok站、Ya站、武昌站都比较靠近北峰的峰尖,用这种检验方法,可以非常灵敏地检查赤道异常的经度效应.由于赤道异常存在着长周期的起伏波动,并且这种起伏在经度相差以一个时区后并不一定同步.所以我们只讨论在平均情况下日本扇区与中国东部地区赤道异常的差异,即只比较它们中值的偏差.为了消除f0F2周日变化的影响,比较应在相同的本地时进行.由于f0F2在1500LT左右变化缓慢,而Ok站和Ya站偏离135°E的程度与武昌站偏离120°E的程度相差不大,因此分别取1500135°EMT与1500120°EMT进行比较不会产生严重的误差.图1a是太阳活动低年(1985年)三站f0F2月中值的日变化曲线.低年期间赤道异常从早上9h—10h开始出现,逐渐增强,下午达极大值,然后逐渐减弱消失.所以日变化曲线只画出存在赤道异常的这部分时段.从图可见,1.夏季(5月一8月)白天f0F2(武昌)实测值明显大于(1)式计算值,特别是5、6、7月份偏差很大,1600LT以前f0F2(武昌)不是较靠近f0F2(Ya),而是较靠近甚至等于或大于f0F2(Ok);2.冬季(11月—2月)f0F2(武昌)实测值明显低于(1)式计算值,(个别时段例外);3.分点月(3、4、9月份)的f0F2(武昌)实测值比较接近于(1)式的计算值.图1b是太阳活动高年(1979年)三站f0F2月中值的日变化曲线.情况和低年类似,即f0F2(武昌)白天的实测值在夏季高于(1)式的计算值;冬季低于(1)式的计算值;而分点月则分别向夏季或冬季的情况靠拢.即3、4、10月份类似冬季情况,f0F2(武昌)白天实测值低于计算值;而9月份则类似于夏季情况,f0F2(武昌)白天实测值高于计算值.赤道异常在一天之内的发展情况,太阳活动高年和低年是很不一样的,在高年的秋、冬、春季节日落后F2层发电机电场使东向电场重新增强,导致喷泉效应重新增强,赤道异常也就增强,结果使靠近赤道异常峰的测站会测到在日落后f0F2出现第二个极大.典型情况如图1b中3月份Ok站的日变曲线.有时日落后的第二个极大会超过由于周日变化形成的第一个极大,图1b中2、9、10、11月份Ok站的日变化曲线就是很好的例证.离北峰稍远的武昌站和Ya站往往不出现第二个极大,有时有第二个极大但也比较小.因此,对于高年期间Ok站有明显第二个极大的秋、冬、春季节,f0F2(武昌)实测值在日落后时段更是明显地低于(1)式的计算值.高年期间夏季(6、7月份)不存在日落后喷泉效应重新增强的现象,因而f0F2(武昌)实测值不会明显低于(有时甚至明显高于)计算值.f0F2(武昌)的实测值偏离(1)式的计算值,说明两个扇区赤道异常北峰的强弱或宽窄是不一样的.图2画出两个扇区北峰北坡f0F2随纬度的变化,不考虑日落后喷泉效应重新增强的情况.图2使用平常赤道异常发展最强的1500LT的实测临频.由于我国东部地区各电离层测站大多在东经115°左右,钟坜则位于东经121°,采用内插法导出1500120°EMT各测站的临频.对日本各测站也作类似的内插,以导出1500135°EMT各测站的临频.又由于赤道异常有明显的逐日起伏,故需要考虑在一定置信度下的置信区间.为此,可用上下四分值之差的一半代替均方差,再根据入算次数计算置信度及置信区间,图2中每一个测点的竖线线段长短代表95%置信度所占有的置信区间.从图2可看到,对于磁纬低于23°的两个扇区北峰峰区地带临频的差异:冬天,同一纬度,日本扇区的临频明显高于中国东部地区的临频;夏天则相反.和图1的结论一致.以f0F2不大随纬度增加而减少定义为赤道异常峰区的结束,那么显然两个扇区在冬天峰区结束的纬度明显地低于夏天.图2只表明1500LT北峰峰区结束纬度的季节效应.而在一天之中的其他时间,一年之内的其他月份北峰峰区结束的纬度变化,则见图3.由图可见,对于冬天(10月一3月)6个月份,因为北峰峰区在30°N基本上结束,所以尽管Ak站与Wa站纬度相差5.8°,但它们的f0F2日变化曲线基本上一致.夏天(4月一9月)则明显地显示出f0F2随着纬度的增加而减小.这种减少主要出现在中午、下午,其中5月份最为明显.这说明赤道异常北峰峰区一直延伸到磁纬35°N仍未结束.三、关于道异常的季节效应根据前面的分析可以看到,中国东部地区和日本两个扇区尽管只相差一个时区,赤道异常北峰北坡随纬度的变化是有差别的.那么,我国东部地区和西部地区的电离层是否也会因赤道异常的经度效应而带来某些差异呢?为此,比较东西部的探测结果.为了消除太阳周日变化的影响,各测站应在相同的测站本地时进行比较,因为广州站、武昌站、北京站,满洲里站大约位于东经115°,在北京时15h进行观测相当于在测站本地时14h40min进行观测.所以重庆站、乌鲁木齐站的观测值也要内插到14h40min本地时,才好进行比较.由于1964年各站月报表未给出上下四分值,因此必须计算月平均值及均方差再根据入算次数计算置信度及置信区间.图4利用我国东部地区4个测站临频的月平均值画出北峰北坡随纬度的变化曲线,以及重庆站、乌鲁木齐站临频月平均值对此曲线的偏离.各测点竖线线段的长短表示95%置信度的置信区间.赤道异常的季节效应在图4中也表现得极为清楚:春、秋季最强,冬季次之,夏季最弱.另外,由图4可见,乌鲁木齐站与北京、满洲里一线已相差两个时区,但月中值大都靠近各个月份的东部地区纬度剖面曲线,仅1、2、3、6月份偏差稍大,但仍小于0.5MHz.这个结果应该是合理的,因为这些站磁纬较高,受赤道异常的影响较小,基本上不受赤道异常的控制,所以这些纬度上不会显示出赤道异常的经度效应.对于重庆站,情况恰恰相反.尽管重庆与武昌广州的经度只差8°左右,不到一个时区,但偏差是显著的,普遍偏高,8月份最严重超过1MHz,这正是赤道异常的经度效应起作用的结果.因为重庆站正好位于赤道异常北峰北坡的中间,对赤道异常北峰的强弱和北峰的移动是非常敏感的.进一步检查太阳活动中年(1966)及高年(1969)也有类似的情况.由于我国西部地区没有垂测站链,无法判断重庆月中值普遍偏大是由于北峰北移造成的,或是由于北峰加宽造成的.文献利用卫星A1ouette和ISS-b的资料测得赤道异常槽的位置在亚洲有最大的位移.槽的最低纬度值在130°E,最高纬度值在70°E,位移大约有磁倾角4°左右,如果赤道异常北峰随赤道异常槽的北移而北移,那么,重庆站月平均值偏离我国东部北峰北坡纬度剖面曲线,很可能是由于北峰北移造成的.通过以上分析讨论,可以认为:对于我国纬度较高的地区(例如北京、乌鲁木齐以北地区)因为不大受赤道异常的影响,东部地区的临频可平移到西部地区,只要考