電離層E層場列不規則體移行速度之估算研究

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姓名

莊理文(Li-wen Chuang) 查詢紙本館藏

畢業系所

太空科學研究所

論文名稱

電離層E層場列不規則體移行速度之估算研究
(The drift velocity of E layer FAI at ionosphere)

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摘要(中)

本文利用中壢特高頻雷達觀測電離層散塊E層不規則體的頻譜特徵與估計其沿東西向移行的速度。由雷達干涉法定位配合moment method所求得的回波功率、平均都卜勒速度與頻譜寬，可以更進一步分析不規則體在回波區移行的特性。分析資料過程中發現在不規則體回波中混雜一流星尾的回波訊號，由流星尾通過瞬間不規則體相干值(coherence)有異常降低的情形，判斷此流星尾出現在與不規則體相同的區域，也對此流星尾回波在不同高度的擴散速度做了一些討論。另外，由於中壢雷達的主波束具有東西方向較寬南北方向較窄的特性，藉由波束加寬理論的建立，我們可由雷達干涉法所得到的結果，求出目標物回波點所對應的高度角、方位角與東西方向延伸的尺度，再配合頻譜的平均都普勒速度，可以估計不規則體沿東西向移行的真實飄移速度。

摘要(英)

The effects of along and transverse radar beam drifts of sporadic E field-aligned irregularities localized in the expected echoing region on mean Doppler velocity and spectral width are theoretically investigated in this thesis. the Doppler velocity nearly linearly proportional to the mean angular distance of the irregularities from the radar beam axis decreases with the increase of the horizontal dimension of the plasma structure.Therefore it suggests that the beam broadening effect caused by the drift of the field-aligned irregularities across the radar beam in the geomagnetically zonal direction may play a role in broadening the Doppler spectral width..
In addition also has the meteor trial diffusing analysis. Analysis result the meteor trial high decline presents the exponential function.

關鍵字(中)

★ 波束加寬效應
★ 場列不規則體
★ 散塊E層

關鍵字(英)

★ beam-broadening effect
★ sporadic E
★ FAI

論文目次

第一章前言
1.1 研究內容……………………………………………………………1
1.2中壢VHF雷達系統簡介…………………………………………2~3
第二章理論基礎
2.1中緯度地區散塊E層產生原因與特性…………………………4~5
2.2 E region不規則體形成機制……………………………………5~6
2.3 由雷達干涉法對不規則體進行定位…………………………7~10
2.3.1 電離層陣列干涉方程式………………………………7~9
2.3.2 推算不規則體回波位置………………………………9~10
2.4 波束加寬效應理論推導………………………………………10~15
2.5 流星尾回波產生機制…………………………………………16~17
2.6 雙極擴散………………………………………………………17~19
第三章用國際地磁模型進行中壢VHF雷達回波區的預測
3.1 國際地磁參考場簡介……………………………………………20
3.2 由IGRF模型預測中壢雷達電離層天線觀測 E region 回波區域之結果…………………………………………………………21~22
第四章資料來源與分析結果
4.1 雷達參數的設定………………………………………………23~25
4.2 回波訊號的初步處理…………………………………………25~27
4.2.1 頻譜圖(Power Spectrum)………………………………26
4.2.2 高度-時間-功率等值圖(Range-Time-Intensity plot)
…………………………………………………………………………28
4.3 互相關頻譜,coherence,相位差與各自頻譜………………28~29
4.4 由 interferometry 得到不規則體三度空間結構圖………29~30
4.5 Moment method 的使用………………………………………30~31
4.6 流星尾回波分析………………………………………………31~34
4.7利用moment method 標示不規則體在空間的強弱分布……34~36
第五章 E域場列不規則體移行速度分析
5.1 trace velocity 的估計……………………………………37~38
5.2 波束加寬效應…………………………………………………38~41
5.2.1都普勒速度與方位角的關係…………………………38~40
5.2.2 由理論所得到東西向飄移速度………………………40~41
5.2.3 驗證理論值與觀測值的都普勒速度…………………41~42
5.3 由徑向速度與方位角關係驗證觀測結果……………………42~44
5.4 波束加寬效應頻寬討論………………………………………44~45
5.5 散佈圖……………………………………………………………46
第六章結論與展望
6.1 結論……………………………………………………………47~48
6.2 展望………………………………………………………………48
參考文獻……………………………………………………………49~50
圖表說明……………………………………………………………51~61
圖表………………………………………………………………62~109

參考文獻

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楊國峰，電離層散塊E層型態二不規則體之研究，碩士論文，國立中央大學太空科學研究所，2002。

指導教授

朱延祥(Y.H. Chu)

審核日期

2004-6-23

推文