基于GNSS观测的全球赤道等离子体泡对太阳和地磁活动及季节依赖特征.pdf

第6 6 卷第7 期2023年7 月赵秀宽，李国主，胡连欢等.2 0 2 3.基于GNSS观测的全球赤道等离子体泡对太阳和地磁活动及季节依赖特征地球物理学报,6 6(7):2 7 0 3-2 7 12,doi:10.6038/cjg2022Q0771.Zhao X K,Li G Z,Hu L H,et al.2023.Solar and geomagnetic activity and seasonal dependence of global equatorial plasmabubbles based on GNSS observations.Chinese J.Geophys.(in Chinese),66(7):2703-2712,doi:10.6038/cjg2022Q0771.地球物理学报CHINESE JOURNAL OF GEOPHYSICSVol.66,No.7Jul.,2023基于GNSS观测的全球赤道等离子体泡对太阳和地磁活动及季节依赖特征赵秀宽1.2.4，李国主1.3.5，胡连欢1.3.4，解海永1.3,45，孙文杰1.34.5，李怡1.34，宁百齐1.3，刘立波1中国科学院地质与地球物理研究所地球与行星物理重点实验室，北京10 0 0 2 92中国科学院地质与地球物理研究所黑龙江漠河地球物理国家野外科学观测研究站，北京10 0 0 2 93中国科学院地质与地球物理研究所北京空间环境国家野外科学观测研究站，北京10 0 0 2 94中国科学院地质与地球物理研究所国家地球系统科学数据中心地球物理分中心，北京10 0 0 2 95中国科学院大学地球与行星科学学院，北京10 0 0 49摘要赤道等离子体泡是在磁赤道和低纬地区一种通常发生在夜间的大尺度电离层不规则结构.本文利用2 0 10 一2021年全球低纬地区GNSSTEC监测仪长期观测数据，分析了赤道等离子体泡对太阳和地磁活动及季节的依赖特征.结果表明，全球每个经度区赤道等离子体泡发生率与太阳活动都显著正相关，赤道等离子体泡的日发生率与F107指数相关系数接近0.7 0.经度一6 0 一30 在赤道等离子体泡高发月份的日落后发生率与F107的相关关系有明显的饱和效应.在季节变化方面，经度一6 0 一30 赤道等离子体泡主要发生在13月和10 12 月，其他经度主要发生在分季.不同经度区赤道等离子体泡日落后发生率季节不对称性存在显著区别，在太阳活动上升期，经度一6 0 30 的10 12 月发生率明显高于13月；在太阳活动下降期，0 18 0 经度区3月分季高于9 月分季.此外，地磁扰动对产生赤道等离子体泡主要是抑制作用，特别是在太阳活动高年、分季。关键词电离层；赤道等离子体泡；季节变化；太阳活动；地磁活动doi:10.6038/cjg2022Q0771Solar and geomagnetic activity and seasonal dependence of global equatorial plasmaZHAO XiuKuan-2-4,LI GuoZhul-3.,HU LianHuan.-3-4,XIE HaiYongl-3.4.5,SUN WenJjiel.3.5,LI Yil4,NING BaiQil3,LIU LiBo1.2.51 Key Laboratory of Earth and Planetary Physics,Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100029,China2 Heilongjiang Mohe National Observatory of Geophysics,Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100029,China3 Beijing National Observatory of Space Environment,Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academy of Sciences,Beijing100029,China4 Geophysics Center,National Earth System Science Data Center,Institute of Geology and Geophysics,Chinese Academyof Sciences,Beijing100029,China5 College of Earth and Planetary Sciences,University of Chinese Academy of Sciences,Beijing 100049,ChinaAbstract Equatorial plasma bubbles（EPBs)a r e l a r g e-s c a l e i o n o s p h e r i c i r r e g u l a r i t i e s t h a t t y p i c a l l y基金项目国家自然科学基金项目（42 0 2 0 10 40 0 2，42 0 7 419 0），中国科学院网信专项（CAS-WX2021SF-0303CAS-WX2022SF-0103），中国科学院国际伙伴计划项目（18 3311KYSB20200003）资助.第一作者简介赵秀宽，男，19 8 2 年生，高级工程师，主要从事低纬电离层扰动分析与建模研究E-mail：z x k m a i l.i g g c a s.a c.c n支1，2,5中图分类号P352收稿日期2 0 2 2-0 9-2 2,2 0 2 2-11-30 收修定稿bubbles based on GNSS observations2704occur at night over the magnetic equator and low latitudes.In this paper,the long-term GNSSobservation data of the low-latitude regions from 2010 to 2021 are used to analyze the solar andgeomagnetic activity and seasonal dependence of EPBs.The results show that the occurrence rateof EPBs in every longitude region is significantly positively correlated with solar activity,and thecorrelation coefficient between the daily occurrence rate of EPBs and the Fioz index is close to0.70.In the range of longitude from-60 to-30,the correlation between the occurrence rateof post sunset EPBs and Fioz has obvious saturation effect during high-occurrence months.TheEPBs mainly occur in JanuaryMarch and OctoberDecember of longitude from-60 to-30,and typically occur in equinoxes over other longitudes.The seasonal asymmetry of the occurrencerate of post sunset EPBs in different longitude regions is significantly different.During theincreasing phase of solar activity,the occurrence rate of EPBs in longitude-60-30 f r o mOctober to December is much higher than that from January to March.During the decreasingphase of solar activity,the occurrence rate of EPBs in longitude 0180 is higher in Marchequinox than that in September equinox.Additionally,geomagnetic disturbances mainly suppressthe EPBs,especially in the high solar activity years and equinox seasons.Keywords Ionosphere;Equatorial plasma bubble;Seasonal variation;Solar activity;Magnetic0引言赤道等离子体泡（equatorial plasma bubbles，EPBs)是在磁赤道和低纬地区一种通常发生在夜间的大尺度电离层不规则结构.在日落反转增强（pre-reversal enhancement,PRE)东向电场的作用下，电离层F层快速抬升及底部等离子体的快速复合导致F层底部有一个垂直向上的、陡峭的电子密度梯度，从而有助于瑞利-泰勒（Rayleigh-Taylor，R-T）不稳定性的发展，进而促进EPBs的产生（Kelley，2009).EPBs的存在会产生不同程度的电离层闪烁现象，影响无线电传播、干扰通信和导航系统.因此，对EPBs发生率及其时空规律的相关研究吸引了许多研究人员的兴趣，是空间天气领域的研究热点之一(Li et al.,2021).采用多种仪器设备，研究者对EPBs进行了探测与分析，例如电离层测高仪（Candidoet al.，201l；A b d u，2 0 12）、全天空气辉成像仪（Sobraletal.,2002;Sun et al.,2016;Wu et al.,2017)、相干散射雷达（Lietal.，2 0 16;H u e t a l.，2 0 2 0）、卫星观测(Burke et al.,2004;Xiong et al.,2010;Huang etal.,2014;Wan et al.,2018;Aa et al.,2020a)和GNSS TEC监测仪（熊波等,2 0 0 7;Nishioka et al.，2008;Buhari et al.,2017;Nguyen et al.,2022)等.不同种类的仪器设备具有不同的空间和时间分辨地球物理学报（Chinese J.Geophys.）activity66卷率，在分析EPBs发生特征方面有各自的优势和局限性（Aa et al.，2 0 2 0 a;Zh a o e t a l.，2 0 2 1).G NSSTEC监测仪可以连续监测电离层不规则结构，全球范围内已经安装了许多GNSS TEC监测仪,形成了密集的观测网络（Takahashi etal.，2 0 14;Bu h a r i e tal.，2 0 17.全球分布的GNSSTEC监测仪积累的长期观测数据，使我们能够开展全球EPBs长期变化特征研究.EPBs与太阳活动、地磁活动、经纬度、季节、地方时等有着密切的关系，前人也开展了很多统计分析工作.但是其时空分布特征仍然存在一些争论：（1)与太阳活动相关性上，Xiong等（2 0 10）和Fejer等(19 9 9)发现EPBs与太阳活动相关性很强，而Buhari等（2 0 17）和Nishioka等（2 0 0 8）研究表明这种相关性在有些地区较弱.对于午夜后EPBs，Smith和Heelis（2 0 17）、A a 等（2 0 2 0 b）发现其发生率在太阳活动低年高于太阳活动高年.（2)在季节变化方面，研究显示美洲EPBs主要在12 月至日附近发生，其他地区主要在分季发生（Burke et al.，2004;Nishioka et al.,2008;Xiong et al.,2010).但是对于其季节不对称性，仍然需要进一步研究.（3）与地磁活动相关性上，一般认为地磁活动主要是抑制 EPBs 的发生（Sobral et al.，2 0 0 2;C a n d id o e tal.,201l;Zhao et al.,2021),而Buhari等(2 0 17)基于马来西亚GNSSTEC数据的统计结果显示EPBs与地磁活动不相关，Aa等（2 0 2 0 b)通过Swarm卫星7期20132019年的数据统计发现EPBs出现率随着地磁活动的增强而增加.因此，地磁活动对EPBs的影响仍不明确。本文利用2 0 10 2 0 2 1年全球低纬地区GNSSTEC监测仪长期观测数据，对电离层EPBs发生率开展了统计研究.第1节介绍了观测数据与处理方法，第2 节对EPBs受太阳活动、季节变化和地磁活动的影响进行了分析讨论，第3节对结果进行总结.1观测数据与处理方法1.1观测数据本文所用数据来自全球多个GNSSTEC监测仪观测网络获得的长期观测数据，这些观测网络主要包括国际GNSS服务（International GNSS Service，IGS)、中国地壳运动观测网络、澳大利亚地球科学网络（Geoscience Australia network,GA)、美国卫星导航系统与地壳形变观测研究大学联盟（UniversityNAVSTARConsortium,UNAVCO)、巴西空间天气研究与监测网(Estudo e Monitoramento Brasileirodo Clima Espacial,EMBRACE)等.使用了 2 0 10 2 0 2 1年共12 年的观测数据，观测站点的地理分布图见图la，站点分布在磁纬（diplatitude）一30 至30 范围内，涉及站点总数量为19 6 1个，每月用到的站点数量见图1b.1.2处理方法EPBs能引起电离层总电子含量（total electroncontent,TEC)的快速波动.电离层TEC是电子密度沿GNSS卫星信号传播路径的积分，其随时间的变化可以代表电子密度的大尺度空间变化.Pi等(1997)定义了TEC变化率指数(rate of TEC index，ROTI):ROTI=VROT?)-ROT),其中 表示平均值,ROT为2 个相邻时刻TEC的时间变化率，其单位为TECU/min(1TECU=1016electrons/m）,其计算公式为：ROT(t.)=ROTI作为一个重要的指标，被很多学者用来研究电离层的变化特征（Nishioka et al.，2 0 0 8；Zhang et al.,2012;Buhari et al.,2017;Nguyen etal.，2 0 2 2).本文中TEC的采样率为30 s,ROTI的时间间隔为5min，对应千米尺度的EPBs.我们处理了收集到的磁纬一30 至30 范围内的全部站点数赵秀宽等：基于GNSS观测的全球赤道等离子体泡对太阳和地磁活动及季节依赖特征60Longitude/()12001000800600400200(b)02010图1观测站点空间、时间分布情况（a）观测站点在全球位置分布；（b）每月的观测站点数量.Fig.1The spatial and temporal distributionof observation stations(a)Global location map of observation stations;(b)Number of observation stations per month.据，首先将每个站点获取的仰角 30 卫星的ROTI数据，投影到40 0 km高度2.52.5的网格中，网格中多颗卫星的ROTI数据取中位数；然后选取磁纬一15至15的数据，如图2 a示例；再将磁纬一15至15的数据按经度进行分组，西经18 0 至东经180,间隔2.5，分为144组，分组后的数据如图2b一e示例.参考Liu等（2 0 16)和Gonzalez（2 0 2 2)的工作，本文中ROTI阅值选择0.2 5TECU/min和0.5TECU/min来开展分析.日落后EPBs选择18 LT至2 4LT之间的数据，午夜后EPBs选择0 LT至6LT之间的数据.为了避免台站分布不均衡对结果(1)产生影响,EPBs的发生率定义为超过阈值的数据点数与所有数据点数的比值.2结果与分析TEC(t)-TEC(t-1)(2)tk-tk-1270540卡Dip:30%20Dip:15(o)/epnmeT0Dip:00Dip:-15-20Dip:-30-40-60(a)-180-12020122.1太阳活动图3显示了2 0 10 2 0 2 1年ROTI0.5TECU/min磁赤道区域EPBs发生率随太阳活动变化情况.由图3a可以看出磁赤道区域EPBs的月平均发生率与表征太阳活动的F107指数月均值有较好的相关性，在2 0 14年（太阳活动高年）3月日落后EPBs月平均发生率达到峰值0.2 3、午夜后EPBs月平均发-602014Year2016012020182020180270640(a)20Dip:0-20-40-18054(b)324(d)3210121620 244LT图2ROTI数据示例（a）2 0 14年3月1日2 3时2 0 分磁赤道区域ROTI地图；（b）一（e）依次是经度0 40 E、8 0 E和12 0 E在2 0 14年3月1日的ROTI数据，红色虚线为18 LT,绿色虚线为2 4LT,蓝色Fig.2Example of ROTI data(a)ROTI map at 23:20 on March 1,2014 over the dipequatorial region;（b)(e)s h o w RO T I d a t a o f Lo n g i t u d e0,40E,80E and 120Eon March 1,2014.The red dottedline is 18 LT,the green dotted line is 24 LT,and the blue生率达到峰值0.0 3，在2 0 18 一2 0 19 年（太阳活动低年)月平均发生率总体最小；图3b显示了日落后磁赤道区域EPBs日发生率随日期、经度变化趋势，可以发现在不同的经度区，发生率都与太阳活动有较好的一致性；图3c显示午夜后磁赤道区域EPBs日发生率很低，主要发生在经度一6 0 0 附近，发生率也与太阳活动有较好的一致性.由图5a和b可知日落后和午夜后日发生率与F1o7的相关系数分别为0.69和0.6 5.图4显示了2 0 10 2 0 2 1年ROTI0.25TECU/min磁赤道区域EPBs发生率随太阳活动变化情况，整体趋势与图3一致，日落后和午夜后发生率都与太阳活动有较好的一致性；发生率比ROTI0.5TECU/min整体要高，图4a可以看出，在2 0 14年3月日落后EPBs月平均发生率达到峰值0.37、午夜后EPBs月平均发生率达到峰值0.0 8.由图5c和d可知日落后和午夜后日发生率与F107的相关系数分别为0.6 8 和0.7 2.Vichare和Richmond(2005）通过模拟和Fejer等(19 9 9)通过观测结果表明，日落后赤道区向上的地球物理学报(Chinese J.Geophys.）0.50.40.30.2Dip:-150.10.0-120-60Longitude/(o)e)：10121620 244虚线为6 LT.dotted line is 6 LT.66卷0.4180(a)F1070.3Post sunset0.2Post midnight0.0M180060(c)15012090601201808010120(o)/epnauoT600-60-120-180180()120(o)/epm/auoT60-60-120-1802010201220142016 2018 2020Year图3EPBs发生率随太阳活动变化(ROTI0.5 TECU/min)（a）EPBs 月平均发生率与F107月均值变化.黑色实线为F107月均值，红色实线为日落后发生率，蓝色实线为午夜后发生率；（b)一（c）EPBs 日发生率随日期、经度变化趋势.（b)日落后；Fig.3EPBs occurrence rate with solar activity(ROTI0.5 TECU/min)(a)EPBs monthly mean occurrence rate and monthly meanFio7.The black solid line is the monthly mean Fio7,the redsolid line is the post sunset occurrence rate,and the blue solidline is the post midnight occurrence rate;(b)(c)EPBs dailyoccurrence rates change with date and longitude.(b)Post sunset;等离子体漂移与太阳Fio7指数呈线性相关.Stolle等（2 0 0 8)和Su等（2 0 0 8)发现EPBs的发生率与向上的等离子体漂移之间线性相关.在太阳活动高年，日落后赤道区电离层F层上升速度大于太阳活动低年,从而更有利于R-T不稳定性的增长,因此，EPBs在太阳活动高年相比太阳活动低年更容易形成.对于午夜后EPBs，图3和图4也显示了与太阳活动明显的正相关关系，在太阳活动低年发生率很低.但是，Aa等（2 0 2 0 b)通过Swarm卫星的观测，发现午夜后EPBs与太阳活动是负相关关系；Fejer等（19 9 9)通过地基雷达在太阳活动低年的午夜后也观测到大量的EPBs;Li等（2 0 11)研究表明，在太阳活Occurrate0.50.40.30.20.10.0(c)午夜后.(c)Post midnight.7期0.4(a)000.2M80.1人0.0180120-(o)/epn/auoT600-60-120-180180(c)120(o)/opnauoT60-60-120-180201020122014201620182020Year图4类似图3,ROTI0.25TECU/min的情况Fig.4Similar to Fig.3 but for ROTI0.25 TECU/min0.5(a)R=0.690.40.30.20.10.00.35(c)R=0.680.40.30.20.10.060图5EPBs日发生率与F107相关性(a)日落后,ROTI0.5 TECU/min;(b)午夜后,ROTI0.5TECU/min;(c)日落后,ROTI0.25 TECU/min;(d)午夜后，ROTI0.25TECU/min.蓝色线为直线拟合结果.Fig.5The correlation between EPBs daily occurrence(a)Post sunset,ROTI0.5 TECU/min;(b)Post midnight,ROTI0.5 TECU/min；（c）Po s t s u n s e t，RO T I 0.2 5TECU/min;(d)Post midnight，RO T I 0.2 5 T EC U/m in.The blue line is the result of line fitting.赵秀宽等：基于GNSS观测的全球赤道等离子体泡对太阳和地磁活动及季节依赖特征F107Post sunsetPost midnight(b)R-0.65(d)R=0.7290120150180F107rate and F1o72707180动极小年，通过测高仪可以观测到大量的扩展F现150象，说明有EPBs发生，其对比了ROTI数据显示结120果与测高仪不一致.通过ROTI表征的EPBs发生90率在太阳活动低年午夜后很低，可能的原因有两个60方面：一是太阳活动极小年的午夜后，电离层背景电子密度很低，其绝对变化量要明显低于太阳活动高Occur年，小的变化量不易被GNSSTEC监测仪观测到；rate0.50.40.30.20.10.090120150180F107二是ROTI表征的是千米尺度的不规则体，而测高仪等雷达可以观测到米级尺度的不规则体，太阳活动极小年EPBs通常位于电离层F层峰高以下、尺度较小，造成的电子密度变化较小.因此，ROTI值并不能很好的反映太阳活动极小年午夜后的小尺度EPBs.此外，由图3和图4可以看出在经度一6 0 一30 附近EPBs的发生率整体明显高于其他经度，这与前人通过CHAMP、G RA CE和DMSP等不同卫星观测的结果基本一致（Xiongetal.，2 0 10;Bu r k eet al.,2004).Zhao等(2 0 2 1)分析了ROCSAT-1卫星观测的电离层垂直漂移速度，发现日落后电离层垂直漂移速度在经度一9 0 一30 明显高于经度9 0 150通过卫星原位观测数据，研究表明EPBs与日落后电离层垂直漂移速度有很强的相关性（Li etal.,2007;Huang,2018).因此,经度6 0-30 附近EPBs的发生率总是很高，可能是由于在此区域日落后电离层向上的垂直漂移速度比其他经度要大，日落后电离层快速抬升促使R-T不稳定性的发展，更有利于EPBs的产生.图6 显示了经度一6 0 一30 在EPBs高发月份（1一3月和10 12 月）的发生率与F1o7的相关关系，从图6 a和c可以看出日落后的发生率有明显的饱和效应（EPBs发生率不再随着F1o7的增加而线性增加），图6 c的饱和效应比图6 a更加明显；图6 b和d显示午夜后的发生率没有饱和效应.我们在其他的区域和时间也没有发现这种饱和效应.通过C/NOFS卫星2 0 0 8 2 0 14年的数据、Chumphon(10.7N,99.4E)和Cebu(10.4N，12 3.9 E)2 0 112 0 15年的测高仪数据，研究发现当PRE引起的垂直向上漂移速度超过40 ms-1时,EPBs的发生率接近10 0%(Huang and Hairston,2015;Huang,2018;Abadi etal.，2 0 2 0).因此,EPBs发生率出现饱和效应的原因应该是此区域日落后电离层向上垂直漂移速度足够高，EPBs已经非常高发，其发生率不再随着电离层向上垂直漂移速度的增加而增加.27080.8(a)R=0.790.70.60.50.40.30.20.10.00.8(c)R=0.760.70.60.50.40.30.20.10.060图6类似图5，经度一6 0 一30 EPBs高发月份日发生率与F107相关性蓝色线为直线拟合结果，红色线为二次曲线拟合结果.Fig.6Similar to Fig.5 but for high-occurrence monthsof longitude-60-30The blue line is the result of line fitting.The red line is the resultof quadratic fitting.2.2季节变化图7 显示了磁赤道区域EPBs发生率随经度及日期的变化规律，发生率为2 0 10 一2 0 2 1年全部年份的均值.图7 a是日落后ROTI0.5TECU/min的情况，可以看出在经度一6 0 一30 附近,EPBs主要发生在13月和10 12 月，49 月很少发生，并向两侧逐步过渡到分季发生率最大，其他经度EPBs主要发生在分季、在冬季和夏季发生较少.图7b一d总体趋势与图7 a相似.此变化规律与Burke等（2 0 0 4)和Xiong等（2 0 10)通过卫星观测发现的全球变化趋势以及Buhari等（2 0 17)和Sobral等（2 0 0 2)通过地基观测得到的区域变化规律基本相同.EPBs的季节变化规律，Abdu等（19 8 1）和Tsunoda(1985)通过晨昏线和地磁场之间的关系来解释.Nishioka等（2 0 0 8)计算了地磁场共轭点之间的日落时滞线，美洲扇区的日落时滞线与其他地区明显不同，日落时滞线的季节变化与各地的EPBs发生率明显相关.当晨昏线与当地的磁力线走向一致时，南北半球共轭的电离层E区同时进人黑夜并被快速复合，使得电离层F区发电机维持一个高的电势差和一个大的日落垂直反转向上的漂移速度，这就有利于EPBs的发生.在美洲地区，南北半球共轭的电离层E区同时进入黑夜的日期靠近12 月至地球物理学报（Chinese J.Geophys.）(b)R=0.67(d)R=0.7190120150180F10766卷11(a)9753111(b)9153一11(c)9753111(d)90120150180F107Occurrate0.40.30.20.10.091531-180（a）日落后，ROTI0.5TECU/min；（b）午夜后，ROTI0.5TECU/min；（c）日落后，ROTI0.25TECU/min；（d）午夜后，Fig.7 EPBs occurrence rates change with(a)Post sunset,ROTI0.5 TECU/min;(b)Post midnight,ROTI0.5 TECU/min;(c)Post sunset,ROTI0.25 TECU/min;(d)Post midnight,ROTI0.25 TECU/min.日，其EPBs的发生率最大值也靠近12 月至日；在其他地区，南北半球共轭的电离层E区在分季同时进入黑夜，其EPBs的发生率在分季最大.值得注意的是，由图7 可以发现EPB发生率存在明显的季节不对称性，在经度一6 0 一30 附近表现为10 12 月发生率明显高于13月.图3a和图4a也可以发现明显的季节不对称性，但是这种不对称性在不同年份并不相同，在太阳活动上升期（2 0 10 2 0 13年、2 0 18 2 0 2 1年）是9 月分季发生率高于3月分季，而太阳活动下降期（2 0 14一2 0 17 年）是3月分季发生率高于9 月分季.为了进一步分析不同年份的季节不对称性，我们绘制了图8 和图9.图8 a一c是ROTI0.5TECU/min磁赤道区域EPBs日落后发生率随经度、日期变化情况，发生率分别为2 0 10 2 0 13年、2 0 142 0 17 年和2 0 18 2021年各4年的均值.通过图8 a和c可以发现在经度6 0-30 附近10 12 月EPBs日落后发生率明显高于1一3月，其他经度区没有明显的不对称性.通过图8 b可以发现在经度6 0 一30 附近不-120图7EPBs发生率随经度、日期变化ROTI0.25 TECU/min.longitude and date-60Longitude/()0601201807期对称性不明显，而在0 18 0 季节不对称性较为明显，表现为3月分季高于9 月分季.图9 的变化规律与图8 是一致的.11(a)753111(b)7531117531-180图：不同年份EPBs发生率随经度、日期变化(ROTI0.5 TECU/min)（a）2 0 10 2 0 13年；（b）2 0 142 0 17 年；（c）2 0 18 2 0 2 1年.Fig.8EPBs occurrence rates change with longitude anddate for different years(ROTI0.5 TECU/min)(a)20102013；（b)2 0 142 0 17；（c)2 0 18 2 0 2 1.11(a）753111(6)975311197531-180图9 类似图8,ROTI0.25TECU/min的情况Fig.9Similar to Fig.8 but for ROTI0.25 TECU/min赵秀宽等：基于GNSS观测的全球赤道等离子体泡对太阳和地磁活动及季节依赖特征-120-60Longitude/()-120-60Longitude/()2709造成分季不对称的因素可能是日落时F层中性风和PRE(Ren et al.,201l;Abadi et al.2017)，PRE的分季不对称可能是由热层风的分季不对称通过F层发电机过程引起的.此外，Maruyama等(2009)认为跨赤道风可能是分季EPBs不对称的原因.他们研究发现9 月附近的跨赤道风速高于3月occurrate0.40.30.20.10.060120060附近的风速，认为跨赤道风抑制赤道等离子泡的生长.另一方面，太阳活动也会引起季节不对称，在太阳活动上升期的9 月分季太阳活动高于3月分季，太阳活动下降期的3月分季太阳活动高于9 月分季，太阳活动的季节不对称也会造成EPBs发生率的不对称.但这些因素都不能很好的解释不同年份、不同经度区分季不对称的变化，还需要进一步的分析验证.2.3地磁活动为了分析地磁活动对EPBs的影响，我们按当日是否发生Kp3的地磁扰动对数据进行分类，Kp3的数据为发生了地磁扰动,Kp0.5 TECU/min 的情况,右侧列（b)（d)(f)为 ROTI0.25 TECU/min的情况.从图10 a和b可以看出，在分季（3一4月和9 10月）地磁扰动对日落后的EPBs的发生有明显的抑制作用，其他月份地磁扰动的作用不明显.从图10c和d可以看出，在太阳活动较强的年份（2 0 11一Occur2015年)地磁扰动对EPBs的产生有明显的抑制作rate10.40.30.20.10.0120180用，其他年份地磁扰动的作用不明显.图10 e和f是每10 经度间隔计算的平均发生率，可以看出地磁扰动在不同经度也主要是抑制作用，特别是一6 0 180有明显的抑制作用.从图11a可以看出地磁扰动对午夜后ROTI0.5TECU/min的EPBs的影响有限，只在3月份有较明显的抑制作用，图11b显示在分季（3一4月和9 一10 月）地磁扰动有明显的抑制作用，在6月份地磁扰动促进了EPBs的产生.从图11c和d可以看出，在太阳活动较强的年份（2 0 11一2 0 15年)地磁扰动对EPBs的产生有明显的抑制作用，其他年份地磁扰动的作用不明显.图11e和f可以看出地磁扰动在不同经度主要是抑制作用，一12 0 附近有一些促进作用，这个区域数据很少无统计意义.27100.2(a)0.10.010.2(c)0.10.02010201220142016201820202010201220142016201820200.2(e)0.10.0-180-120-60Longitude/()图10 地磁活动对日落后EPBs的影响(a)和（b）分别为ROTI0.5TECU/min和ROTI0.25TECU/min在每月平均发生率；（c）和（d)分别为ROTI0.5TECU/min和ROTI0.25TECU/min在每年平均发生率；(e)和（f)分别为ROTI0.5TECU/min和ROTI0.25TECU/min在不同经度的平均发生率.黑色实线为全部数据得出的发生率，蓝色点划线为未发生地磁扰动得出的发生率，红色虚线为发生地磁扰动得出的发生率。Fig.10Influence of geomagnetic activity onpost suns