极区电离层VHF电波闪烁的统计

极区电离层VHF电波闪烁的统计 Statistical Studies of Polar Ionospheric VHF Scintillations first-author 姜珂，女，硕士生，现从事空间物理方面的研究。E-mail:1491196120@qq.com 姜珂，女，硕士生，现从事空间物理方面的研究。E-mail: 1491196120@qq.com 1491196120@qq.com corresp 徐良, E-mail:lix0413@whu.edu.cn 徐良, E-mail:lix0413@whu.edu.cn lix0413@whu.edu.cn 武汉大学 电子信息学院，湖北 武汉 430072 武汉大学 电子信息学院，湖北 武汉 430072 School of Electronic Information, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei, China School of Electronic Information, Wuhan University, Wuhan 430072, Hubei, China 利用位于挪威斯瓦尔巴岛黄河站的三频信标接收系统的VHF波段信号强度数据，对2011年10月至2015年10月期间极区电离层VHF电波闪烁的强度、功率谱、闪烁发生次数的季节和地方时特性以及信号强度的概率密度进行了统计分析。结果表明，谱指数 n 与 S 4 指数之间存在明显正相关，且随着 n 的增加， S 4 指数趋向饱和。强地磁活动对 S 4 > 1. 5的强闪烁有明显抑制作用，对 S 4 > 0. 4的闪烁也表现出一定程度的抑制作用。闪烁发生率春季最高，秋季最低，但季节依赖性不明显；闪烁的地方时依赖性主要表现为夜间发生率较低，午后发生率最高。闪烁信号强度的概率密度在 S 4 ＜0. 6时更接近Nakagami- m 分布，在 S 4 > 0. 6时更接近Rayleigh分布。 Statistical features of the intensity, power spectrum, seasonal and local-time characteristics of the number of scintillation occurrences, and probability density of signal intensity of polar ionospheric VHF scintillations were investigated based on VHF signal intensity data from the triband beacon receiving system at Yellow River station, Svalbard island, Norway, between October 2011 and October 2015. The results show that there is a clear positive correlation between the spectrum index n and the S 4 index. Besides, the S 4 index tends to saturation with the increasing n . Strong geomagnetic activities show obvious restraint effect on the strong scintillation with S 4 > 1.5, and restraint effect to some extent on the scintillation with S 4 > 0.4. In general, it shows the highest scintillation occurrence in spring and the lowest one in autumn, but the seasonal dependence is not evident; the local time dependence of scintillation is mainly manifested by the lower incidence at night and the highest incidence in the afternoon. The probability density of the scintillation signal intensity is closer to the Nakagami- m distribution when S 4 < 0.6, and closer to the Rayleigh distribution when S 4 > 0.6. 极区电离层闪烁 S 4 指数 闪烁出现率 地磁活动 概率密度 polar ionospheric scintillation S 4 index scintillation occurrence geomagnetic activities probability density 引言 1 无线电波穿过电离层不规则结构可能出现信号强度和相位的快速随机起伏，即电离层闪烁现象。电离层闪烁导致接收信号误码和畸变，从而降低通信和导航系统的性能，严重时甚至可能导致失锁和相关通信系统的失效 [ 1 1 ~ 4 4 1~4 ] 。电离层不规则结构及其引起的电波闪烁是空间等离子体基础研究和电波传播工程应用领域都非常关注的课题。多年来，人们对电离层不规则结构的认识日益深入，但由于不规则结构复杂的产生机理和其随电离层等离子体的运动，目前进行电离层闪烁预报依然困难 [ 5 5 ] 。开展电离层闪烁的统计研究对闪烁活动建模与预报具有重要科学意义。 在全球范围内，电离层闪烁活动出现最频繁的区域是低纬赤道区和极区，引起闪烁的不规则结构主要来自F层。E层不规则结构也会产生闪烁，特别是偶发E层和极光E层 [ 1 1 ] 。中国纬度较低，以往对电离层闪烁的研究多集中在低纬地区，对极区电离层闪烁研究相对较少。通过分析已有的高纬地区电离层闪烁现象，发现闪烁在太阳活动低年主要表现为相位闪烁，振幅闪烁发生率相对较低，且相位闪烁具有比较明显的季节性特征，表现为夏季偏高，冬季较低 [ 6 6 , 7 7 ] 。冯健等 [ 8 8 ] 利用北极Sodankyla和Tromso这两个观测站在2004年3月至2008年9月期间的电离层闪烁观测数据进行统计分析，发现极区闪烁对季节没有明显的依赖性，相对而言较多发生在秋冬季。另外，极区闪烁也基本不依赖于地方时，白天和夜晚均会发生闪烁现象。而以往的研究成果表明低纬地区的电离层闪烁主要发生在春秋季，冬季很少发生，且具有明显的地方时特征，表现为夜间发生率远大于白天 [ 9 9 ~ 12 12 9~12 ] ，这些均与极区电离层闪烁特征有较大差别。因此，对于极区闪烁的季节性变化以及地方时变化特征还有待进一步研究。 极区闪烁与太阳活动、地磁活动均存在明显的响应关系 [ 5 5 , 13 13 , 14 14 ] ，太阳活动高年闪烁事件明显增多 [ 15 15 ] ，并且高纬电离层不规则结构的产生主要受电离层-磁层耦合过程的影响，因此，该地区闪烁活动强度和发生次数受地磁活动影响较大，在磁暴期间高纬地区闪烁会增强 [ 16 16 , 17 17 ] 。闪烁信号的一个重要的统计学特征为其概率密度分布函数(PDF)。1972年，Whitney等 [ 18 18 ] 研究表明，正常电离层闪烁情况下，Nakagami分布有很好的匹配度，可以通过改变参数 m 拟合不同信号的概率密度分布，其中， m 称作衰落因子，由幅度闪烁指数 S 4 的平方的倒数确定，同时与信号的频率相关。当 m 取值为1时，Nakaga‐ mi- m 分布即为瑞利(Rayleigh)分布。1977年，Whitney等 [ 19 19 ] 进一步发现闪烁信号频率为225~400 MHz时，Rayleigh分布可以更好地描述强闪烁的概率密度。目前没有严格的理论可以预测闪烁信号的概率密度分布函数。 全球定位系统(GPS)的出现和发展为电离层闪烁探测提供了新的途径，随着GPS信标探测技术的发展，使用三频信标进行电离层不规则结构观测的方法也广泛开展。三频信标系统可以发射3个频率的载波，除了L波段(1 067 MHz)外，还有VHF(150 MHz)和UHF(400 MHz)波段的载波。本文利用VHF波段的数据进行极区电离层闪烁强度和信号强度的概率密度分布特征统计研究。 数据来源和分析方法 1 本研究利用的是位于挪威斯瓦尔巴岛北极黄河站(78. 92°N，11. 94°E)的三频信标接收系统的信号强度数据。数据来自COSMOS 2407、RADCAL和DMSP F15这3颗卫星，统计时间是从2011年10月2日至2015年10月1日。由于黄河站所在的NyAlesund站区有UHF波段发射源，接收到的UHF波段信号数据会受到严重干扰，且可接收信号的3颗卫星都没有L波段信号，因此，本文只使用VHF波段(150 MHz)的信号数据进行统计分析。 在电离层闪烁的研究中，最重要同时应用也最普遍的度量闪烁强度的指数是 S 4 指数，其计算公式为： http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=4465495&type= http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=4465495&type=small http://html.publish.founderss.cn/rc-pub/api/common/picture?pictureId=4465495&type=middle 式中， P (dB)表示信号强度，〈·〉表示1 min内全部观测量的算术平均值。 研究表明，在通常情况下，当电波波长( λ )增加时，振幅闪烁的强度也相应地增强。在弱闪烁情况下， S 4 指数与 λ 1.5 成正比，然而在强闪烁( S 4 ＞0.6)的情况下， λ 的幂指数随 S 4 指数的增加而减小 [ 20 20 ] 。对于极强的闪烁情况，即 S 4 趋近1时， S 4 指数将不再随无线电波的波长变化。 多数通信与导航系统中，相位的随机变化率远小于调制在载波上码位的传输速率，因此在这种情况下，往往不考虑相位的随机变化。由于研究这些通信与导航系统中的电离层闪烁是为了避免闪烁影响卫星广播通信，使信号失真，降低卫星导航系统的性能，因此，通常更重视幅度闪烁的研究。 本文利用 S 4 指数表征电离层闪烁的强度，当 S 4 介于0.2与0.4之间时为弱闪烁，介于0.4至0.6之间为中等强度闪烁，大于0.6为强闪烁。电离层闪烁信号是随机时间序列，除了 S 4 指数，谱指数 n 也可以反映闪烁的强弱。本文利用极大熵的方法进行谱分析，得到 n [ 21 21 ] 。 结果与讨论 1 实例分析 2 图 1 图 1 给出了2011年10月11日上午的一次闪烁事件中信号强度和 S 4 指数随世界时(universal time，UT)的变化，数据来源为COSMOS-2407卫星的VHF信号，采样频率为50 Hz。通过将1 min内的信号强度数据代入(1)式计算得到 S 4 指数，选取1 min的滑动窗口，每10 s计算一次 S 4 指数，将1 min窗口的中间点作为 S 4 指数的时间点。 从 图 1 图 1 可以看出，在整个时间段中，卫星信号在电离层中的传播均在不同程度上受到不规则结构的影响，表现出明显的信号强度扰动。在10:38:10 UT时刻， S 4 指数达到了第一个极大值，约为1.04。从信号幅度起伏图中可以看出，这个时间的幅度峰-峰值接近20 dB。在10:38:00 UT至10:40:00 UT之间， S 4 指数均大于0.8，维持了约2 min。在10:47:00 UT时刻， S 4 指数达到了第二个极大值，约为1.44，之后 S 4 指数开始大幅下降，到10:47:20 UT时刻降到极小值，约为0.13。本例中 S 4 指数极大值达到1.44，说明极区闪烁不只表现为相位闪烁，也存在很强的振幅闪烁。 通过分析所有闪烁事件的功率谱，总结出如 图 2 图 2 所示的3种典型功率谱。 图 2(a) 图 2(a) 、 2(c) 2(c) 和 2(e) 2(e) 中黑色实线为功率谱密度(power spectral density，PSD)，红色虚线为高频段的线性拟合，其斜率即谱指数 n 。 图 2(b) 图 2(b) 、 2(d) 2(d) 和 2(f) 2(f) 是与 图 2(a) 图 2(a) 、 2(c) 2(c) 和 2(e) 2(e) 对应的信号幅度谱。 图 2(a) 图 2(a) 所示为一次 S 4 =0.4的中等强度闪烁的功率谱，表现为低频段较平坦，高频段以近似恒定的负幂率急剧下降，该例中功率谱曲线以 Φ ( f )= f -1.56 的形式滚降(红色虚线部分)， n 约为1.56；由 图 2(b) 图 2(b) 可知，该信号幅度起伏较小，且幅度不大，约为-5~5 dB，振幅闪烁较弱。 图 2(c) 图 2(c) 所示闪烁事件的 S 4 指数为1.55， n 约为3.81，由 图 2(c) 图 2(c) 可知，功率谱在以负幂率急剧下降之前有一小段正幂率上升；由 图 2(d) 图 2(d) 可知该信号幅度起伏较 图 2(b) 图 2(b) 剧烈，且幅度较大，约为-30~15 dB，振幅闪烁明显。 图 2(e) 图 2(e) 对应一次 S 4 =4.03的超强闪烁，其高频部分有明显“折断”，即功率谱密度在以负幂率下降过程中幂率突然改变，该事件中，“折断”发生在 f =2 Hz处，频率为0.27~2 Hz时， n 约为1.34，频率为2~10 Hz时， n 约为6.37；如 图 2(f) 图 2(f) 所示，该信号的幅度起伏剧烈，存在突然增强和急剧下降的情况，表现出很强的振幅闪烁。由 图 2(a) 图 2(a) 、 2(c) 2(c) 和 2(e) 2(e) 可知，3种典型功率谱的低频段均比较平稳，主要是因为电离层不均匀体各向异性较弱 [ 22 22 ] 。 通过分析闪烁功率谱“折断”现象，发现“折断”现象通常发生在闪烁强度突然增大的情况下，并且强闪烁持续时间较短。Franke等 [ 23 23 ] 提出这可能是由于电离层不规则结构对电波的多次散射效应。 图 3 图 3 为 图 2(e) 图 2(e) 中发生“折断”现象的闪烁事件对应的闪烁强度。“折断”现象发生在12:46 UT，此时 S 4 ＞1.5，闪烁分别持续了2 min和3 min左右。 对于上述典型闪烁事件的功率谱图，前人有过类似的研究，结果表明闪烁谱的“折断”频率和波段有一定的关系。雷源汉等 [ 24 24 ] 提出在武昌地区存在3种典型的VHF信号功率谱，该结论与本文一致。雷源汉等 [ 24 24 ] 与Kersley等 [ 25 25 ] 的结果对比表明，武汉地区闪烁谱的“折断”频率比高纬地区低2个数量级，高纬台站Aberystwyth得到的“折断”频率在10 Hz左右，本文得到的“折断”频率在1~10 Hz之间，与Kersley等 [ 25 25 ] 的结果比较接近。闪烁功率谱“折断”的现象可能与造成闪烁的不规则结构的演化与运动有关，而引起闪烁的不规则结构横越电波射线在地处低纬度的武汉上空的漂移速度远低于在极区的漂移速度。Wernik等 [ 26 26 ] 的研究指出，不规则体存在锐梯度结构时，经其传播的电波振幅会突然增强且不稳定，这也是造成谱“折断”的可能原因。Li等 [ 27 27 ] 提出三亚站L波段电离层幅度闪烁有2种典型功率谱，第一种类型与 图 2(a) 图 2(a) 和 2(c) 2(c) 类似，即高频段以近似负幂率急剧下降，第二种类型则与 图 2(e) 图 2(e) 类似，存在“折断”现象。张红波等 [ 22 22 ] 给出了海口站的4类典型UHF波段信号的幅度闪烁功率谱，第一类与 图 2(a) 图 2(a) 和 2(c) 2(c) 类似，出现全部中弱闪烁和部分强闪烁，其他3类均存在谱“折断”现象。 不同强度闪烁出现率的分布特征及其与谱指数的关系 2 利用COSMOS 2407、RADCAL和DMSP F15 3颗卫星在2011年10月2日至2015年10月1日间的VHF波段信号强度数据，计算每次卫星过境的最大 S 4 指数。结果表明，总过境次数为15 185次， S 4 ＞0.4的出现率达到89%。 图 4 图 4 所示为不同 S 4 指数的出现率，可以看出， S 4 指数集中在0.2~1.5之间， S 4 在0.9~1.0之间的出现率最高，说明极区VHF波段的振幅闪烁很强而且非常频繁。 如 图 5 图 5 所示为闪烁谱指数 n 的出现率。由 图 5 图 5 可知， n 的取值范围为1.2~4.5，主要集中在1.4~ 2之间(出现率约为82.3%)，其中 n 在1.5~1.7之间的出现率最高。Kersley等 [ 25 25 ] 利用Aberystwyth站(52.4°N，4.1°W)电离层雷达和VHF卫星信号闪烁同时观测得到平均谱指数为3.58，大部分值集中在2.5~4.5之间。与其相比，本文得到的谱指数偏小。由于目前没有标准的谱指数计算方法，本文采用极大熵 [ 21 21 ] 的方法计算 n ，与文献[ 25 25 ]采用的方法不同，因此得到的谱指数会存在偏差。 对于具体的闪烁事件， n 随时间的起伏情况与 S 4 指数随时间的起伏情况大致相同。 图 6 图 6 为2011年10月17日的一次闪烁事件中两者随时间变化的对比，从图中可以看出 n 与 S 4 指数的变化趋势非常相似，相关性达到0.95。雷源汉等 [ 24 24 ] 曾利用在武昌接收到的日本ETS-Ⅱ卫星信标136 MHz信号所观测到的振幅闪烁现象分析得到相似的结论。 为进一步分析 S 4 指数和 n 之间的关系，对2011年10月2日至2015年10月1日之间所有闪烁事件的 n 与 S 4 指数进行比较。由于本研究中 S 4 指数主要集中在0.2~1.5之间，故将 S 4 指数在此范围内的闪烁事件的 n 与 S 4 指数绘成散点图，如 图 7 图 7 所示。由 图 7 图 7 可知， n 与 S 4 指数之间存在明显正相关，相关系数 r 达到0.84； S 4 < 1.2时，二者近似成线性关系，线性回归得到 S 4 =2.3 n- 3.14；随着 n 的进一步增加， S 4 指数趋向饱和，这与低纬地区结果类似 [ 19 19 , 24 24 , 28 28 ] 。 地磁扰动对闪烁出现率的影响 2 地磁扰动可能会影响电离层不规则结构，从而影响电离层电波闪烁。地磁指数 Kp 是描述地磁扰动强度的一个指标，本文研究其与闪烁的关联性。 图 8 图 8 给出了2011年10月2日至2015年10月1日之间所有闪烁事件中 S 4 指数随 Kp 指数的变化。 Kp 指数取自世界数据中心(WDC)。从 图 8 图 8 中可以看出， S 4 指数的最大值首先随着 Kp 指数的增大而增大，到 Kp =2-时达到最大，之后随 Kp 指数的增大而减小；强闪烁更多发生在 Kp 指数较低时， Kp 指数较高时， S 4 ＞1.5的强闪烁发生较少。将每次闪烁事件的 S 4 指数最大值作为闪烁强度，统计中等及以上强度( S 4 ＞0.4)闪烁事件的 S 4 指数在不同地磁活动水平下的出现率，结果如 图 9 图 9 所示。由 图 9 图 9 可知， Kp < 3时，中等及以上强度的闪烁出现率随地磁活动增强缓慢增加； Kp ＞3时，随着 Kp 指数的增大，闪烁出现率呈一定程度的递减。以上结果表明，强地磁活动对 S 4 ＞1.5的强闪烁有明显的抑制作用，但 S 4 ＞1.5的强闪烁在中等及以上强度闪烁中只占很小的比例。总体而言，地磁活动对北极地区电离层闪烁出现率的影响并不显著，强地磁活动时呈现一定程度的抑制作用。 闪烁发生次数随季节和地方时的变化特征 2 季节和地方时同样也可能对闪烁功率谱产生一定的影响，本文对闪烁功率谱进行逐季分布统计和随地方时变化的分布统计。首先对不同强度闪烁发生次数的逐季分布进行统计。将月份按照四季进行划分，2~4月为春季，5~7月为夏季，8~10月为秋季，11月~次年1月为冬季。 图 10 图 10 为不同强度闪烁发生次数随四季变化的分布图。从 图 10 图 10 中可以看出，总体而言春季闪烁发生次数最高，秋季最低。具体分析，当 S 4 ＞0.2和 S 4 ＞0.4时，四季均有闪烁发生，且相差不大，闪烁发生次数从高到低依次为春、夏、冬、秋；当 S 4 ＞0.6时，四季闪烁发生次数差距更小，闪烁发生次数最多的仍是春季，但其他三季几乎持平。总体而言，北极地区四季均有闪烁发生，中等强度以上( S 4 ＞0.6)的闪烁发生次数春季最高，秋季最低。 进一步研究闪烁次数随地方时的分布， 图 11 图 11 给出不同强度闪烁发生次数随地方时(local time，LT)变化的直方图。从 图 11 图 11 中可知，地方时对闪烁发生次数有一定的影响，无论闪烁强度如何，变化趋势基本相似，在13时有极大值，3时~15时闪烁发生次数偏多且每个时段发生率基本相同，其他时段闪烁发生次数较少。整体来看，北极地区的闪烁在各个时间段均有发生，地方时依赖性不明显，但仍可看出闪烁更多发生在白天，且在午后有一个不太显著的极大值出现。以往研究 [ 8 8 ~ 12 12 8~12 ] 表明低纬-赤道区闪烁多发生在夜间，与日落后发展起来的赤道扩展F有关，高纬地区闪烁没有明显的地方时依赖性，本文结果与以往研究基本相符。与中纬电离层相似，高纬地区白天闪烁出现次数稍高，这可能与偶发E层有关 [ 1 1 ] ；午后的极大值可能与白天极尖区的沉淀有关 [ 13 13 ] 。 闪烁信号的概率密度分析 2 闪烁信号的另一个统计学特征是其随机涨落的概率密度分布特征，目前尚未找到合适的理论和模型预测该概率密度分布函数。本文采用Nakagami- m 分布函数和Raleigh分布函数进行拟合并观察两者的拟合效果。 图 12 图 12 为3次闪烁事件信号强度的概率密度分布(probability density distribution，PDD)和累积概率密度分布(cumulative probability density distribution，CPDD)。 图 12(a) 图 12(a) 、 12(c) 12(c) 和 12(e) 12(e) 所示为3次闪烁事件发生时，信号强度的概率密度分布及其Nakagami- m 拟合和Raleigh拟合曲线， 表 1 表 1 所示为拟合曲线的均方差； 图 12(b) 图 12(b) 、 12(d) 12(d) 和 12(f) 12(f) 为3次闪烁事件发生时，信号强度的累积概率密度分布及其Nakagami- m 拟合和Raleigh拟合曲线。由 图 12(a) 图 12(a) 、 12(b) 12(b) 、 12(c) 12(c) 和 12(d) 12(d) 并结合 表 1 表 1 可知，在弱闪烁和中等强度闪烁情况下，Nakagami- m 函数拟合的效果更好；在强闪烁的情况下，如 图 12(e) 图 12(e) 和 12(f) 12(f) 所示，Raleigh函数拟合效果更好。 拟合方法 事件1 事件2 事件3 Nakagami- m 0.087 0.253 0.884 Raleigh 0.252 0.343 0.706 为了更加直观地研究不同闪烁程度下2种分布函数拟合效果的优劣，对利用Nakagami- m 分布和Rayleigh分布函数得到的拟合曲线的方差进行统计。如 图 13 图 13 ，按 S 4 的大小分为3种情况:弱闪烁(0.2 < S 4 < 0.4)，中等强度闪烁(0.4 < S 4 < 0.6)，强闪烁( S 4 ＞0.6)。 图 13 图 13 中，空心柱表示Nakagami- m 函数拟合曲线方差大于Rayleigh函数拟合曲线方差这种情况的发生次数(图中表示为Na(var)＞Ra(var))，即Rayleigh函数拟合效果更好的情况出现的次数；红色柱表示Nakagami- m 函数拟合效果更好的情况出现的次数；未出现两种分布函数方差相等的情况，故未在图上标注。由 图 13 图 13 可知，在弱闪烁和中等强度闪烁时，Nakagami- m 函数拟合的效果更好，而在强闪烁下，Raleigh函数拟合效果更好，说明当闪烁趋于饱和时，闪烁信号随机涨落的概率密度更服从Rayleigh分布。 有研究指出，电离层的大的不规则结构仅造成折射效应，小的不规则结构仅造成衍射效应。Fremouw等 [ 29 29 ] 依照这个观点提出了一个双组模型，用乘法将复杂的信号分解成一个慢折射部分和一个快衍射部分，假定衍射部分服从广义的高斯分布，折射部分服从对数正态分布。后续研究发现 [ 30 30 ] 最符合闪烁信号相位分布的模型是正态分布，最符合闪烁信号强度分布的模型是Nakagami- m 分布。但是，也有研究提出 [ 20 20 , 31 31 , 32 32 ] ，其他几种分布(例如高斯分布和Rayleigh分布等)也有一定的拟合效果，在很多情况下，尤其是闪烁达到饱和阶段，Rayleigh分布能够较好地拟合振幅的概率密度分布。Whitney等 [ 19 19 ] 在对振幅闪烁的概率密度分布研究中，分析了137 MHz和360 MHz的信号，其中极区接收的信号只有137 MHz数据可用，Nakagami- m 分布可以很好地拟合这两个频率下的信号振幅强度的概率密度，并且闪烁信号频率在225~400 MHz的情况下，Rayleigh分布可以更好地描述强闪烁的概率密度。文献[ 19 19 ]主要偏重理论分析，实例较少，本文利用150 MHz的VHF波段数据，对2011年10月2日至2015年10月1日期间的所有闪烁事件进行分析，采用方差统计的方法直观探讨Nakagami- m 和Rayleigh分布对于不同强度的闪烁信号概率密度分布的拟合效果。结果表明，本文所得结论与上述文献中Rayleigh分布函数对强闪烁的概率密度拟合效果更好的观点基本一致，并且对于大部分 S 4 < 0.6的弱闪烁和中等强度闪烁而言，Na‐ kagami- m 分布函数拟合效果更好。闪烁信号的振幅概率密度是否还服从其他的分布仍需要进一步深入地研究。 结论 1 本文利用2011年10月2日至2015年10月1日期间挪威斯瓦尔巴岛黄河站的三频信标接收系统的VHF波段信号强度数据，对极区电离层VHF电波闪烁的强度、功率谱、闪烁发生次数的季节和地方时特性以及信号强度的概率密度等进行了统计分析，结论概括如下: 1) S 4 指数集中在0.2~1.5之间， S 4 ＞0.4的比例达到89%， n 集中在1.4至2之间， n 与 S 4 指数之间存在明显正相关，且随着 n 的增加， S 4 指数趋向饱和。 2) 强地磁活动对S 4 ＞0.4的闪烁表现出一定程度的抑制作用，对 S 4 ＞1.5的强闪烁有明显的抑制作用。 3) 闪烁对季节依赖性不明显，总体而言，中等强度以上的闪烁发生次数春季最高，秋季最低；闪烁对地方时依赖性不明显，但仍表现出夜间发生率较低，午后发生率最高。 4) 闪烁信号强度的概率密度在 S 4 < 0.6时更接近Nakagami- m 分布，在 S 4 ＞0.6时更接近Rayleigh分布。 参考文献 AARONS J, WHITNEY H E, ALLEN R S. 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