中山站高频雷达观测结果初步分析.pdfVIP

第24卷第4期 极地研究 Vo1．24，No．4 2012年 12月 CHINESEJOURNALOFPOLARRESEARCH December2012 中山站高频雷达观测结果初步分析 刘二小 ， 胡红桥 刘瑞源 吴振森 吴铭君 杨惠根 张北辰 (西安电子科技大学理学院，陕西 西安710071； 国家海洋局极地科学重点实验室，中国极地研究中心，上海 200136) 提要 中山站高频相干散射雷达于2010年4月建成投入观测，并加盟 SuperDARN雷达观测网，成为中国探测电离层 对流的重要手段。首先简要介绍中山站高频雷达的工作原理及工作模式 ，然后利用该雷达第一年的观测数据，给出 了每个波束观测的电离层回波总数随距离和回波强度、多普勒速度及谱宽的分布以及电离层 回波发生率随频率的变 化特性。观测结果和射线追踪的模拟计算表明，由于波束指向不同，电波矢量方向与地磁场形成正交条件的区域有 所不同，因此会造成不同频率下，不同波束观测的电离层回波发生率的差别。 关键词 中山站 高频相干散射雷达 电离层 射线追踪 doi：10．3724／SP．J．1084．2012．00397 8O年代中期并不断地发展壮大，目前有28部雷达 0 引言 在运行，其视野范围(FieldOfView，FOV)覆盖南北 半球大部分的极区电离层。SuperDARN在研究磁 中山站高频相干散射雷达 (简称高频雷达)是 层、电离层、热层以及中间层方面已经取得了很大的 在子午工程和极地考察十五能力建设项 目共同支持 成功 4引。与其他 SuperDARN高频雷达一样，中山 下于2010年4月建成的大型观测设备，其主要功能 站高频雷达通过探测 电离层不规则体的布拉格 是观测极区电离层对流。南极中山站地理坐标为 (Bragg)散射回波，对回波信号的自相关函数进行谱 (69。2224s，76。224OE)，修正地磁(CorrectedGeo． 分析，从而得到电离层中场向不规则体的回波强度、 Magnetic，CGM)坐标为 (74．49。s，96．O1。E)，不变磁 视线速度以及多普勒谱宽。中山站高频雷达由间隔 纬约为75。S，L=13．9，MLT：UT+2h，LT=UT+ 约为 15m的l6个对数周期天线形成主阵列，用于 5h。在太阳和地磁活动宁静环境下，中山站每天磁 发射和接收高频段的无线电回波；由四个天线组成 正午前后处于极隙区，夜间则处于极盖区，每天两次 副阵列，用于相干测量回波的到达角。 进 出极光带(约 04：0O—08：00UT和 12：O0一l5：0o 中山站 高频 雷达 能够探测斜距 在 180— uT两时段，位于极光带内)。优越的地理位置使其 3000km的高频后向散射回波，其探测高度包括 电 成为监测和研究极区空间环境变化的重要场所 ¨引。 离层 D区、E区和F区。高频雷达发射的高频无线 中山站高频雷达建成后随即投入试运行，并已 电波通过在电离层中(主要是E区和F区)的折射， 成为 国际上超级双子极光雷达观测 网 (Super— 波矢方向能够与电离层中沿场向排列的不规则体达 DARN)的一员。SuperDARN雷达网诞生于2O世纪 到正交，当不规则体的尺度与电波波长相当时，就会 [收稿 日期】 2012年3月收到来稿，2012年6月收到修改稿 [基金项 目] 国家自然科学基金 、国家 “863”计划项 目(2008AA121703)和海洋公益性行业科研专项(201005017)共同资助 [作者简介] 刘二小，男，1984年生。西安电子科技大学与中国极地研究中心联合培养在读博士