電離層乳突異常的經度效應

一、印度和東亞進行tec資料的分析在研究了美國、非洲和亞洲的電離層道教異常后，比較了美國、非洲和亞洲的土壤觀測數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)不同經絡的道教異常形狀存在很大差異。在文獻中，這種異常的磁極經絡效應解釋為，不同經絡磁極的地理位置不同。磁極的角度不同。不同的磁極強度和芯強度。衛(wèi)星探測還證實，異常的大陸效應是由印度扇區(qū)和東亞扇區(qū)（香港）的tec數(shù)據(jù)引起的。根據(jù)1965年2月和1965年2月，印度扇區(qū)北部峰的異常強度低于東亞扇區(qū)，靠近北峰。1965年1月，這兩個扇區(qū)的北部峰的位置具有相同的緯度，但東亞扇區(qū)的強度略小于印度扇區(qū)。1985年5月和8月，東亞扇區(qū)的北部峰強度比印度扇區(qū)的強度高，靠近道教。這兩個扇區(qū)之間的經度僅為40，但在不同年份和月份，異常波形的平均形狀有很大不同。其后衛(wèi)星資料進一步發(fā)現(xiàn),在本地時相同、磁活動指數(shù)相同的情況下,僅由于經度相差30°就可導致赤道異常有明顯的差別.最近在研究赤道異常的逐日起伏(day-to-dayvariation)時發(fā)現(xiàn),廣州站與沖繩站經度相差僅17°,但它們的逐日起伏有時并不同步.本文系統(tǒng)地比較經度相差大約一個時區(qū)的日本扇區(qū)與中國東部地區(qū)赤道異常的平均形態(tài)有多大差異,進而檢查我國東部垂測鏈所得結果與我國西部地區(qū)相應緯度垂測結果的差別.二、月幾種情況下f0f2的日變化東亞地區(qū)大約相差一個時區(qū)的兩條電離層垂測鏈的資料被用于分析赤道異常的經度效應.一條鏈是位于赤道異常北峰北坡上日本的五個垂測站,約位于東經135°左右,用135°EMT作為本地時;另一條鏈則包括北峰附近的廣州站、鐘壢站,以及北峰北坡的武昌、北京、滿洲里站,這條鏈位于我國東部地區(qū),除鐘壢大多靠近東經115°,用120°EMT作為本地時.各站代號、地理位置及磁緯見表1.根據(jù)文獻,Okinawa與Yamagawa位于北峰北坡上,磁緯相差5°,且北坡這一段線性較好.從表1可見,武昌站磁緯比Yamagawa站低1.2°,其位置介于Okinawa站與Yamagawa站之間.如果中國地區(qū)和日本扇區(qū)的赤道異常具有相同的形態(tài),則根據(jù)線性內插的原則,武昌站的f0F2應比Yamagawa站的相應值大1/4(Ok站與Ya站的差值)即如果f0F2(武昌)的實測值,偏離(1)式的計算值,則說明相差一個時區(qū)的兩個扇區(qū)的赤道異常的形態(tài)是有差異的.由于Ok站、Ya站、武昌站都比較靠近北峰的峰尖,用這種檢驗方法,可以非常靈敏地檢查赤道異常的經度效應.由于赤道異常存在著長周期的起伏波動,并且這種起伏在經度相差以一個時區(qū)后并不一定同步.所以我們只討論在平均情況下日本扇區(qū)與中國東部地區(qū)赤道異常的差異,即只比較它們中值的偏差.為了消除f0F2周日變化的影響,比較應在相同的本地時進行.由于f0F2在1500LT左右變化緩慢,而Ok站和Ya站偏離135°E的程度與武昌站偏離120°E的程度相差不大,因此分別取1500135°EMT與1500120°EMT進行比較不會產生嚴重的誤差.圖1a是太陽活動低年(1985年)三站f0F2月中值的日變化曲線.低年期間赤道異常從早上9h—10h開始出現(xiàn),逐漸增強,下午達極大值,然后逐漸減弱消失.所以日變化曲線只畫出存在赤道異常的這部分時段.從圖可見,1.夏季(5月一8月)白天f0F2(武昌)實測值明顯大于(1)式計算值,特別是5、6、7月份偏差很大,1600LT以前f0F2(武昌)不是較靠近f0F2(Ya),而是較靠近甚至等于或大于f0F2(Ok);2.冬季(11月—2月)f0F2(武昌)實測值明顯低于(1)式計算值,(個別時段例外);3.分點月(3、4、9月份)的f0F2(武昌)實測值比較接近于(1)式的計算值.圖1b是太陽活動高年(1979年)三站f0F2月中值的日變化曲線.情況和低年類似,即f0F2(武昌)白天的實測值在夏季高于(1)式的計算值;冬季低于(1)式的計算值;而分點月則分別向夏季或冬季的情況靠攏.即3、4、10月份類似冬季情況,f0F2(武昌)白天實測值低于計算值;而9月份則類似于夏季情況,f0F2(武昌)白天實測值高于計算值.赤道異常在一天之內的發(fā)展情況,太陽活動高年和低年是很不一樣的,在高年的秋、冬、春季節(jié)日落后F2層發(fā)電機電場使東向電場重新增強,導致噴泉效應重新增強,赤道異常也就增強,結果使靠近赤道異常峰的測站會測到在日落后f0F2出現(xiàn)第二個極大.典型情況如圖1b中3月份Ok站的日變曲線.有時日落后的第二個極大會超過由于周日變化形成的第一個極大,圖1b中2、9、10、11月份Ok站的日變化曲線就是很好的例證.離北峰稍遠的武昌站和Ya站往往不出現(xiàn)第二個極大,有時有第二個極大但也比較小.因此,對于高年期間Ok站有明顯第二個極大的秋、冬、春季節(jié),f0F2(武昌)實測值在日落后時段更是明顯地低于(1)式的計算值.高年期間夏季(6、7月份)不存在日落后噴泉效應重新增強的現(xiàn)象,因而f0F2(武昌)實測值不會明顯低于(有時甚至明顯高于)計算值.f0F2(武昌)的實測值偏離(1)式的計算值,說明兩個扇區(qū)赤道異常北峰的強弱或寬窄是不一樣的.圖2畫出兩個扇區(qū)北峰北坡f0F2隨緯度的變化,不考慮日落后噴泉效應重新增強的情況.圖2使用平常赤道異常發(fā)展最強的1500LT的實測臨頻.由于我國東部地區(qū)各電離層測站大多在東經115°左右,鐘壢則位于東經121°,采用內插法導出1500120°EMT各測站的臨頻.對日本各測站也作類似的內插,以導出1500135°EMT各測站的臨頻.又由于赤道異常有明顯的逐日起伏,故需要考慮在一定置信度下的置信區(qū)間.為此,可用上下四分值之差的一半代替均方差,再根據(jù)入算次數(shù)計算置信度及置信區(qū)間,圖2中每一個測點的豎線線段長短代表95%置信度所占有的置信區(qū)間.從圖2可看到,對于磁緯低于23°的兩個扇區(qū)北峰峰區(qū)地帶臨頻的差異:冬天,同一緯度,日本扇區(qū)的臨頻明顯高于中國東部地區(qū)的臨頻;夏天則相反.和圖1的結論一致.以f0F2不大隨緯度增加而減少定義為赤道異常峰區(qū)的結束,那么顯然兩個扇區(qū)在冬天峰區(qū)結束的緯度明顯地低于夏天.圖2只表明1500LT北峰峰區(qū)結束緯度的季節(jié)效應.而在一天之中的其他時間,一年之內的其他月份北峰峰區(qū)結束的緯度變化,則見圖3.由圖可見,對于冬天(10月一3月)6個月份,因為北峰峰區(qū)在30°N基本上結束,所以盡管Ak站與Wa站緯度相差5.8°,但它們的f0F2日變化曲線基本上一致.夏天(4月一9月)則明顯地顯示出f0F2隨著緯度的增加而減小.這種減少主要出現(xiàn)在中午、下午,其中5月份最為明顯.這說明赤道異常北峰峰區(qū)一直延伸到磁緯35°N仍未結束.三、關于道異常的季節(jié)效應根據(jù)前面的分析可以看到,中國東部地區(qū)和日本兩個扇區(qū)盡管只相差一個時區(qū),赤道異常北峰北坡隨緯度的變化是有差別的.那么,我國東部地區(qū)和西部地區(qū)的電離層是否也會因赤道異常的經度效應而帶來某些差異呢?為此,比較東西部的探測結果.為了消除太陽周日變化的影響,各測站應在相同的測站本地時進行比較,因為廣州站、武昌站、北京站,滿洲里站大約位于東經115°,在北京時15h進行觀測相當于在測站本地時14h40min進行觀測.所以重慶站、烏魯木齊站的觀測值也要內插到14h40min本地時,才好進行比較.由于1964年各站月報表未給出上下四分值,因此必須計算月平均值及均方差再根據(jù)入算次數(shù)計算置信度及置信區(qū)間.圖4利用我國東部地區(qū)4個測站臨頻的月平均值畫出北峰北坡隨緯度的變化曲線,以及重慶站、烏魯木齊站臨頻月平均值對此曲線的偏離.各測點豎線線段的長短表示95%置信度的置信區(qū)間.赤道異常的季節(jié)效應在圖4中也表現(xiàn)得極為清楚:春、秋季最強,冬季次之,夏季最弱.另外,由圖4可見,烏魯木齊站與北京、滿洲里一線已相差兩個時區(qū),但月中值大都靠近各個月份的東部地區(qū)緯度剖面曲線,僅1、2、3、6月份偏差稍大,但仍小于0.5MHz.這個結果應該是合理的,因為這些站磁緯較高,受赤道異常的影響較小,基本上不受赤道異常的控制,所以這些緯度上不會顯示出赤道異常的經度效應.對于重慶站,情況恰恰相反.盡管重慶與武昌廣州的經度只差8°左右,不到一個時區(qū),但偏差是顯著的,普遍偏高,8月份最嚴重超過1MHz,這正是赤道異常的經度效應起作用的結果.因為重慶站正好位于赤道異常北峰北坡的中間,對赤道異常北峰的強弱和北峰的移動是非常敏感的.進一步檢查太陽活動中年(1966)及高年(1969)也有類似的情況.由于我國西部地區(qū)沒有垂測站鏈,無法判斷重慶月中值普遍偏大是由于北峰北移造成的,或是由于北峰加寬造成的.文獻利用衛(wèi)星A1ouette和ISS-b的資料測得赤道異常槽的位置在亞洲有最大的位移.槽的最低緯度值在130°E,最高緯度值在70°E,位移大約有磁傾角4°左右,如果赤道異常北峰隨赤道異常槽的北移而北移,那么,重慶站月平均值偏離我國東部北峰北坡緯度剖面曲線,很可能是由于北峰北移造成的.通過以上分析討論,可以認為:對于我國緯度較高的地區(qū)(例如北京、烏魯木齊以北地區(qū))因為不大受赤道異常的影響,東部地區(qū)的臨頻可平移到西部地區(qū),只要考