電離層的電子密度波狀結構擾動，是頻繁影響全球導航□□系統(tǒng)（GNSS）精確處理的小尺度延遲分量之一。利用這種效應，可將廣泛部署的GNSS觀測站作為全球電離層傳感器來進行觀測。本書的研究涉及電離層此類擾動的探測和表征，并將其應用于由自然事件引起的行進式電離層擾動（TID），特別是找出圓形TID和海嘯之間的關系。該探測和表征是通過區(qū)域去趨勢垂直總電子含量（VTEC）觀測數(shù)據(jù)完成的，源于一組GNSS□□到地面觀測站視線路徑上的斜向電離層延遲。從數(shù)學和信號處理的角度來看，電離層波的檢測表征存在兩個難點：①電離層GNSS采樣是非均勻的，即具有不同的采樣密度，在某種程度上反映了GNSS地面觀測站的分布；②估計方法不能對TID的數(shù)量及其傳播參數(shù)引入任何約束。
　　本書的具體研究內容如下：
　　首先，我們提出了一種方法，從經(jīng)過高通濾波的VTEC地圖的時間序列中檢測同時發(fā)生的TID數(shù)量及其傳播參數(shù)。該方法被稱為TID原子分解檢測器，即ADDTID，在□□大型密集GNSS網(wǎng)絡（全球定位系統(tǒng)地球觀測網(wǎng)GEONET）的模擬TID場景中進行了測試。ADDTID的主要貢獻是可從電離層穿刺點IPP的非均勻采樣中檢測到獨立TID的確切數(shù)量。該問題的解算模型被設定為從橫跨可能的TID線性空間的原子字典中估計具有代表性的TID擾動，其估計方案是通過改進的□□絕對收縮和選擇算法LASSO的稀疏分解完成的。這些原子由平面波組成，其特點是波長、方位角和相位定義在同一個模型化的電離層二維平面上，即在GNSS網(wǎng)絡觀測區(qū)域內基于單層或多層電離層模型投影的某高度水平區(qū)域。其地球物理學貢獻顯示，ADDTID可探測到幾個同時存在的具有不同特征的行進式電離層擾動，且其傳播速度持續(xù)□化。
　　其次，我們將ADDTID應用于實際觀測的去趨勢VTEC數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)來自□□GEONET網(wǎng)絡，超過1200個地面觀測站收集的雙頻全球定位系統(tǒng)GPS觀測數(shù)據(jù)�；�于ADDTID，研究了2011年3月21日□□地區(qū)春分日期間的中尺度TID。在地球物理學方面的特色貢獻為：①檢測到與特定地震時間和位置相匹配的圓形中尺度TID波；②兩個不同的中尺度TID同時疊加，其方位角幾乎相同；③夜間存在速度范圍在400-600m/s的快速中尺度TID。這些結果可以在去趨勢VTEC地圖的時間演□序列中得到直觀驗證。需要強調的是，此研究證實了ADDTID具備檢測表征低幅度和短時傳播的中尺度TID事件的能力。
　　再次，我們提供了受2017年8月21日北美日全食驅動的多尺度TID的詳細演□特征。在該日全食事件中，本影產(chǎn)生于太平洋，快速穿過美國，最后在大西洋消失。該分析也是通過ADDTID模型完成的。與月影冷卻效應直接產(chǎn)生的沖擊波相比，日全食產(chǎn)生的這組TID擾動具有更豐富、更多樣的行為。這在一定程度上可以被模擬成日全食的本影和半影，且它們是移動的圓柱體，與彎曲表面以不同的仰角相交。這種投影產(chǎn)生了形狀類似于橢圓的半影區(qū)域，其中心和焦點都不同。其結果反映在日全食產(chǎn)生的TID波長的時間演□上，它取決于本影中心的太陽天頂角，同時也反映了雙弓形波現(xiàn)象，即弓形波提前產(chǎn)生于本影。結果表明，擾動的出現(xiàn)和日食過境的延遲與擾動的不同起源有關。最后，我們檢測到一個清晰的中尺度TID，它出現(xiàn)在半影之前，被假設為與弓波相關的孤子波。
　　最后，我們描述了2011年3月11日□□東北大地震期間產(chǎn)生的TID復雜傳播特征。應用ADDTID對TID傳播參數(shù)的高精度估計，將使其更容易區(qū)分不同的來源，特別是符合地震海嘯驅動的聲學重力波的特征。這種方法不假定擾動遵循圓形的傳播模式，可通過海嘯波陣面的傳播模式和相關TID來估計位置。通過ADDTID模型，我們描述了：①同時發(fā)生的不同特征TID，其檢測對擾動的波前曲率和估計參數(shù)的準確性是穩(wěn)健的，慢速TID傳播參數(shù)與海嘯波形測量結果一致；②震中西側和東側TID波峰不同，且在時空特征上與海嘯呈現(xiàn)高一致性；③GNSS觀測區(qū)域內海嘯驅動的圓形TID的完整演□；④與地震聲波有關的快速而短暫的圓形TID事件；⑤一組快速向西的平面TID構成的偽震前活動；⑥近海海嘯波前位置估計以及用作早期海嘯預警的可能性研究。最后，介紹了以前未報道過的擾動和應用于本地實時海嘯檢測的巨大潛力。
　　本書對電離層類波擾動的檢測與表征方法及其應用進行了探討，主要內容可供研究生與相關科研人員參考。由于筆者水平有限，錯誤與疏漏之處在所難免，真誠希望廣大讀者批評指正。