2018

子午工程曲靖非相干散射雷达与地震电磁卫星观测数据交叉验证取得初步进展

发布时间:2018-12-29 作者:
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2018年5至6月,子午工程曲靖非相干散射雷达开展了为期数十天的观测,期间恰逢地震电磁卫星多次经过曲靖附近上空(每5天过境一次,每次时间小于1分钟)。中国电科22所经过与地震电磁卫星总体单位(中国地震局地壳应力研究所申旭辉研究团队)合作,获取了曲靖非相干散射雷达、美国MillstoneHill非相干散射雷达与地震电磁卫星对卫星轨道高度处电离层电子密度(Ne)与电子温度(Te)的联合观测数据(其中曲靖雷达4次,MillstoneHill雷达6次),发现观测数据量级与变化特征基本一致,卫星观测的电子密度小于非相干散射雷达(曲靖雷达与卫星相差2-3x1010/m3,MillstoneHill雷达与卫星相差2-4x1010/m3),卫星观测的电子温度大于非相干散射雷达(曲靖雷达与卫星相差200-300K,MillstoneHill雷达与卫星相差500-700K),误差原因可能来自于非相干散射雷达观测误差(一般约为10)、卫星观测误差、卫星与雷达的观测时间以及空间位置的不一致等;通过分析地震电磁卫星过境前后半小时内曲靖非相干散射雷达的所有观测数据,发现观测时间越接近,对比效果越好,两类观测数据之间存在一个比较稳定的系统误差,具体原因还需更多数据综合分析研究。

以上结果表明子午工程曲靖非相干散射雷达可用于我国地震电磁卫星的观测数据交叉验证,服务于我国重大航天工程与地震灾害监测,具有重要的科学意义与应用价值。

非相干散射雷达可探测100-800km的电离层电子密度、电子温度、离子温度、等离子体速度等多个参数,是目前最强大的地基电离层观测手段。子午工程曲靖非相干散射雷达的建成填补了我国空白,目前该雷达的观测数据精度不断提高,已到达了国际同类先进水平,并在国际非相干散射雷达数据库(Madrigal)初步共享,这对我国中低纬电离层空间天气观测与研究具有重要意义。



图1 子午工程曲靖非相干散射雷达观测数据(从上到下依次为:电子密度、电子温度、离子温度、等离子体速度)

图2 子午工程曲靖非相干散射雷达观测数据已在国际数据库Madrigal初步共享

图3 子午工程曲靖非相干散射雷达与地震电磁卫星观测数据对比(该图由申旭辉研究团队提供,上图:电子密度;下图:电子温度;红色:地震电磁卫星;绿色:曲靖雷达)

图4 美国MillstoneHill非相干散射雷达与地震电磁卫星观测数据对比(该图由申旭辉研究团队提供,上图:电子密度;下图:电子温度;红色:地震电磁卫星;绿色:Millstone雷达)

图5 地震电磁卫星过境前后半小时观测数据对比(该图由申旭辉研究团队提供,上图:电子密度;下图:电子温度;红色:地震电磁卫星;绿色:曲靖雷达)