张衡一号卫星记录的VLF人工源引起的电离层响应与全波模拟

赵庶凡, 周晨, 申旭辉, 泽仁志玛

中国地震电磁监测试验卫星张衡一号(ZH-1)已于2018年2月2日成功发射,正在开展卫星数据在轨测试,并对卫星数据质量进行判定。本文分析了ZH-1卫星观测到的位于不同L值,具有不同发射频谱的多个地面VLF人工源信号,并重点分析了位于澳大利亚的超大功率人工源NWC引起的电离层加热和粒子沉降现象。通过分析过VLF人工源上空的卫星重访轨道观测数据,发现ZH-1卫星记录的人工源信号电场和磁场变化标准差与法国DEMETER卫星记录数据的标准差几乎一致,说明ZH-1卫星观测数据具有较好的稳定性。通过重访轨道均值与全波模型计算结果对比,发现两者在数值上较为接近,在形态上较为一致,说明ZH-1卫星观测的VLF频段电场和磁场功率谱数据具有一定的可靠性。此外,通过研究VLF人工源上空及共轭区的电磁场分布特征探讨了电波传播规律,结果表明VLF人工源产生的电磁辐射穿透电离层后以导管或者非导管的哨声波模向共轭区传播,因为传播过程中的朗道阻尼,共轭区的电场能量比辐射源顶空更小。VLF人工源位于L < 1.5时,电磁波传播更容易发生非导管传播,VLF人工源信号导管传播模式在共轭区的电场响应相对于共轭点会发生一定程度北向偏移。

上述研究成果发表在国际地学期刊Journal of Geophysical Research: Space Physics上(Zhao, S., Zhou, C., Shen, X. H., & Zhima, Z. ( 2019). Investigation of VLF transmitter signals in the ionosphere by ZH‐1 observations and full‐wave simulation. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 124. https://doi.org/10.1029/2019JA026593)原文链接:https://agupubs.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1029/2019JA026593