第九届青年地学论坛

2022年1月15日汤加火山爆发引发了大气层和电离层显著和持久的扰动。本研究专注于这次事件后电离层的大规模损耗以及对依赖于电离层反射的短波通信的影响。
首先，利用地基和无线电掩星(RO)全球导航卫星系统(GNSS)资料，分析了火山爆发后震中上空电离层的大尺度异常结构。来自地面的GNSS数据的观测表明电离层总电子含量（TEC）在火山喷发后45分钟开始出现显著的耗空，耗空幅度大于10 TECU。而RO的观测则显示电子密度的显著下降主要在200 km高度上。耗空的扩散范围在经度和纬度上超过了30°，持续时间大于10小时。
高频无线电数据(WSPRnet)观测表明在火山爆发后的几个小时内澳大利亚和新西兰之间的短波通信频次在14 MHz以下有小幅度的减少，而在高于18 MHz的通信频次上则显著下降。利用地基和掩星GNSS观测资料，基于数字同化技术建立了火山喷发后的三维电离层网格数据，用来评估电离层变化对短波通信的影响。我们设计了四个典型的通信链路，基于三维射线追踪技术，分析了火山喷发前后各链路上不同通信频率的电波传播路径差异和可通频率的差异。结果显示，火山喷发后16小时内，四个链路上的最大可用频率（MUF）和最佳工作频率（0WF）都显著减少，分别减少了：5-7 MHz和3-5 MHz左右。
由于火山爆发后卫星通讯所依赖的基础设施被严重破坏，依赖于电离层的短波通信往往变得更加重要。因此，根据电离层状态及时调整短波通信策略是非常重要的。

汤加火山,电离层,短波通信