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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:基于平衡态非相干散射理论的GUISDAP程序包在拟合含有纯增长模式线的非相干散射功率谱及反演加热扰动电离层参量中存在严重误差,该文提出一种以未加热时刻的电离层参量为先验信息,利用最小二乘法搜寻最佳高斯峰描述纯增长模式线来修正实测非相干散射谱,并使用电子超高斯分布的非相干散射理论拟合修正后非相干散射谱来反演获取加热扰动电子温度的方法.通过将该方法用于分析2010年秋季我国在挪威开展的电离层加热实验数据表明:利用该方法对含纯增长模式线的实测谱修正拟合后获得的电子温度比未加热时刻提高约800 K左右,增幅比例约13%~50%,该结果与现有文献报道的电离层加热引起的电子温度增幅范围吻合较好.结论表明该方法适用于基于含纯增长模式线的非相干散射谱反演扰动电离层参量.
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EI CSTPCD 北大核心
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摘要:基于平衡态非相干散射理论的 GUISDAP 程序包在拟合含有纯增长模式线的非相干散射功率谱及反演加热扰动电离层参量中存在严重误差,该文提出一种以未加热时刻的电离层参量为先验信息,利用最小二乘法搜寻最佳高斯峰描述纯增长模式线来修正实测非相干散射谱,并使用电子超高斯分布的非相干散射理论拟合修正后非相干散射谱来反演获取加热扰动电子温度的方法.通过将该方法用于分析2010年秋季我国在挪威开展的电离层加热实验数据表明:利用该方法对含纯增长模式线的实测谱修正拟合后获得的电子温度比未加热时刻提高约800 K左右,增幅比例约13%~50%,该结果与现有文献报道的电离层加热引起的电子温度增幅范围吻合较好.结论表明该方法适用于基于含纯增长模式线的非相干散射谱反演扰动电离层参量.
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北大核心 CSTPCD CSCD EI CBST
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摘要:基于WKB近似方法,研究了高频电磁波入射不均匀尘埃等离子体中的衰减特性.对弱电离尘埃等离子体复相对介电常数的分布特征进行了分析,讨论了电子数密度、尘埃颗粒数密度对复相对介电常数虚部的影响.利用电子密度分布的抛物模型,数值计算了电磁波以不同角度入射不均匀尘埃等离子体的衰减特性,对入射角、电子数密度、尘埃颗粒半径和尘埃颗粒数密度对衰减系数的影响进行了分析.结果表明:随着电子数密度、尘埃颗粒数密度和半径增大,衰减系数也会变大.
[硕士论文] 孔鹏飞
物理学 西安电子科技大学 2017(学位年度)
摘要:当使用大功率高频无线电波对电离层进行加热时,在反射高度附近会激发朗缪尔湍流,改变离子和电子的分布特征,并对非相干散射雷达探测的后向散射功率谱强度产生很大影响,使得利用平衡态等离子体的非相干散射理论反演扰动电离层参量存在严重误差。本文基于电离层加热基本理论,对加热中反射高度附近出现的异常非相干散射谱,尤其针对带有零频峰的三峰结构异常谱进行了研究,分析了产生异常谱的物理机理,数值模拟了加热激励的朗缪尔湍流,并通过改进的反演方法对扰动电离层参量进行反演。论文的主要工作如下:
  1、基于2010年9月6日我国在Troms(o)附近开展的电离层加热实验,使用GUISDAP和RTG两种非相干散射雷达数据处理软件对实验中反射高度附近出现的异常非相干散射谱进行了提取和分析。重点对带有零频峰的三峰结构异常非相干散射谱进行了分析,统计并考察了其在加热中发生的时间规律以及时空演化特征。结果表明,这种带有零频峰的三峰异常谱由激发的振荡双流不稳定性产生,一般出现在加热的开启阶段,并且一般只能维持一到两个时间点。但由于等离子体与加热波之间相互作用的持续,三峰谱在加热开启后的某些时间点仍会出现。此外,三峰谱只能覆盖很窄的高度范围,大概几千米甚至更少。
  2、使用国际参考电离层IRI-2012和MSIS-E-90大气模型获取反射高度附近的电离层参量,对Arecibo、Troms(o)和HAARP三个地区不同时间不同加热频率下激发不稳定性的电场阈值进行了计算。结果表明,在反射高度附近,参量衰变不稳定性(PDI)的激发阈值要比振荡双流不稳定性(OTSI)的激发阈值小很多,并且激发阈值会随加热频率的升高而升高。在此基础上,验证了2010年9月6日的加热实验中激发了参量衰变不稳定性和振荡双流不稳定性。
  3、基于Zakharov模型,选取高纬地区的Troms?和低纬地区的Arecibo作为模拟加热地点,对电离层加热中的朗缪尔湍流进行了数值模拟。仿真得到的波数谱能很好地反映朗缪尔波和离子声波之间的耦合关系,且驱动电场幅度越大,朗缪尔湍流越快达到饱和,功率谱的级联结构越不明显。通过Zakharov模型的仿真结果计算等效的非相干散射谱,在反射高度附近获取了明显的不对称双峰谱、级联谱以及带有零频峰的谱。
  4、基于带有零频峰三峰结构的异常谱,在传统非相干散射雷达的反演及误差分析方法基础上,提出一种改进的多参数反演方法。通过将位于零频的 PGM峰去除,并利用经验的加热电子速率分布——超高斯分布和Bump-on-tail分布进行反演,反演结果在合理范围之内,验证了改进反演方法的可行性,同时说明标准GUISDAP分析程序对VHF雷达数据的反演误差很大。此外,反演结果表明PGM的存在会致使对电子温度的低估。
摘要:朗缪尔湍流由电子束和等离子体的非线性相互作用激发,其过程会产生例如波坍塌、自聚焦等各种复杂的现象。为了解电离层中朗缪尔湍流的相关特性,本文采用Zakharov 模型对其进行研究。该模型描述了朗缪尔波与离子声波的非线性耦合过程,并表现为Zakharov 方程组(ZSE,Zakharov system of equations)。为了求解该非线性偏微分方程组,本文利用伪谱法进行数值分析,估算出朗缪尔波的电场及离子的密度扰动,并由此模拟出一系列朗缪尔波和离子声波的波数谱,这些谱可以间接表示为离子线谱和等离子线谱。讨论不同实验参数对谱的影响,仿真结果表明,当距离反射高度越远,驱动电场越大时,会有明显的谱增强现象。这为研究电离层加热引起的强扰动特性提供了重要基础。
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