中山站电离层观测背景介绍

由于地球磁场的特殊位形，极区空间物理的观测研究在日地能量传输过程的研究中占有极其重要的地位。我国南极中山站（69°22´S，76°23´E，不变磁纬74.5°，L=13.9）白天处于磁层极隙区，晚上处于极盖区，可以观测到丰富的日地能量传输过程的电离层征兆和极光现象，是开展高空大气物理观测研究的理想之地。通过与日本、澳大利亚等的国际合作，自1995年起我国在南极中山站逐步建立了高空大气综合观测系统。该系统由电离层、极光、地磁等方面的8台观测仪器组成。

南极中山站高空大气综合观测系统的建成，使得中山站成为世界上为数不多、技术装备精良的南极日地物理考察站之一，在极隙区纬度上形成了观测设备性能比较先进、观测要素基本配套的高空大气地面综合观测系统。

中山站高空大气综合观测系统建成后，已正常运行10多年，积累了极区多要素的连续观测资料，实现了对南极中山站地区高空大气环境的连续监测。

中国第11次南极考察队度夏期间（1994/1995年），在南极中山站成功地安装了数字式电离层测高仪（DPS-4），并于1995年1月16日开始投入常规观测。这台数字式电离层测高仪由美国麻州LOWELL大学大气物理研究中心研制，是一台由计算机实时控制的高频脉冲多普勒地面雷达，能够详细地记录无线电信号经电离层传播时的各种物理参量，如电离层回波的振幅、相位、时延、频率、多普勒频移、来波到达角和偏振等，观测结果以数字形式记录在1/4”的150M数据流磁带上。

南极中山站的数字式电离层测高仪（DPS-4）以每小时8 次的时间间隔同时进行扫频电离图和等离子体漂移测量，自1995年2月开始常规测量以来，至今已取得了13年的连续观测数据。

通过数据处理软件包（ARTIST、ADEP和DDA）对测高仪的测量数据进行分析、处理，可以得到电离层的电子浓度剖面、不均匀体的空间位置分布及运动特性等。