基于 Millstone Hill 非相干散射雷达观测的电离层电子浓度剖面的经验正交函数分析

摘要

本文利用经验正交函数(Empirical Orthogonal Function,简称EOF)方法分析了Millstone Hill非相干散射雷达(Incoherent Scatter Radar,简称ISR)近三个太阳黑子周期(1976年2月～2006年4月)的实测电离层160～700 km的电子浓度剖面资料,并分别用Chapman-α函数拟合了平均电子浓度剖面和带有均值的前三阶EOF级数.结果表明:电子浓度剖面的EOF级数的第一阶项主要控制F2层峰值浓度N mF2,第二阶项同时控制F2层的峰高hmF2和等效标高Hm,第三阶项主要控制等效标高Hm.进一步分析了对应的EOF系数的周日变化、季节变化和太阳活动周期变化,这些变化反映了NmF2,hmF2,Hm的气候学变化规律,例如电离层的冬季异常、半年异常等.EOF方法在级数展开方面收敛速度快,很少数低阶项即能反映电子浓度剖面的主要变化,因此可用于提取出电子浓度剖面的主要分布特征及其周日变化与气候学变化特性,并可用于进一步构建相应的经验模式.