Abstract Ionospheric irregularities are small-scale disturbances in the ionosphere which disrupt radio waves by causing amplitude and phase scintillations. Global Navigation Satellite System (GNSS) network can work as two-dimensional array to provide the spatial structure of the irregularities. With derived vertical total electron content (VTEC), we propose a spatial fluctuation of TEC (SFT) parameter to identify and analyze ionospheric irregularities. It is defined as the spatial dispersion of VTEC within a specific area at a given time. With the observations from the GNSS Earth Observation Network of Japan (GEONET), the size of the specific area for SFT calculation can be chosen as 0.8 ° × 0.8 ° in longitude and latitude, which corresponds to approximately 77 km × 95 km at 35°N at 400 km height. An SFT map is generated by sliding window at a step size of 0.1°, which shows the spatial structure of the ionospheric irregularities and hence gives the size, shape, orientation and intensity distribution of the irregularity structures. Evolution of ionospheric irregularities can be studied with SFT maps. Case studies are carried out for three strong irregularity events on February 12, 2000, March 20, 2001 and November 10, 2004. The irregularities are found to present as anisotropic branching structures, which elongate in north-south direction when first seen at lower latitudes. The structures can move and deviate from their previous orientations, and eventually drift perpendicular to their orientations. Such analyses with SFT should be interesting for morphology study and model construction of ionospheric irregularities.

中文翻译：

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具有TEC空间波动的电离层不规则性研究

摘要 电离层不规则性是电离层中的小尺度扰动，它通过引起幅度和相位闪烁来扰乱无线电波。全球导航卫星系统（GNSS）网络可以作为二维阵列来提供不规则的空间结构。通过导出的垂直总电子含量 (VTEC)，我们提出了 TEC (SFT) 参数的空间波动，以识别和分析电离层的不规则性。它被定义为 VTEC 在给定时间在特定区域内的空间分散。根据日本GNSS地球观测网（GEONET）的观测，SFT计算的特定区域大小可选择经纬度0.8°×0.8°，对应35°约77km×95km N 在 400 公里高度。SFT图由步长为0.1°的滑动窗口生成，它显示了电离层不规则的空间结构，从而给出了不规则结构的大小、形状、方向和强度分布。可以使用 SFT 地图研究电离层不规则性的演变。对 2000 年 2 月 12 日、2001 年 3 月 20 日和 2004 年 11 月 10 日的 3 次强烈不规则事件进行了案例研究。发现这些不规则表现为各向异性分支结构，在低纬度首次出现时向南北方向拉长. 这些结构可以移动并偏离其先前的方向，并最终垂直于它们的方向漂移。这种使用 SFT 的分析对于电离层不规则性的形态学研究和模型构建应该是有趣的。它显示了电离层不规则的空间结构，从而给出了不规则结构的大小、形状、方向和强度分布。可以使用 SFT 地图研究电离层不规则性的演变。对 2000 年 2 月 12 日、2001 年 3 月 20 日和 2004 年 11 月 10 日的 3 次强烈不规则事件进行了案例研究。发现这些不规则表现为各向异性分支结构，在低纬度首次出现时向南北方向拉长. 这些结构可以移动并偏离其先前的方向，并最终垂直于它们的方向漂移。这种使用 SFT 的分析对于电离层不规则性的形态学研究和模型构建应该是有趣的。它显示了电离层不规则的空间结构，从而给出了不规则结构的大小、形状、方向和强度分布。可以使用 SFT 地图研究电离层不规则性的演变。对 2000 年 2 月 12 日、2001 年 3 月 20 日和 2004 年 11 月 10 日的 3 次强烈不规则事件进行了案例研究。发现这些不规则表现为各向异性分支结构，在低纬度首次出现时向南北方向拉长. 这些结构可以移动并偏离其先前的方向，并最终垂直于它们的方向漂移。这种使用 SFT 的分析对于电离层不规则性的形态学研究和模型构建应该是有趣的。不规则结构的方向和强度分布。可以使用 SFT 地图研究电离层不规则性的演变。对 2000 年 2 月 12 日、2001 年 3 月 20 日和 2004 年 11 月 10 日的 3 次强烈不规则事件进行了案例研究。发现这些不规则表现为各向异性分支结构，在低纬度首次出现时向南北方向拉长. 这些结构可以移动并偏离其先前的方向，并最终垂直于它们的方向漂移。这种使用 SFT 的分析对于电离层不规则性的形态学研究和模型构建应该是有趣的。不规则结构的方向和强度分布。可以使用 SFT 地图研究电离层不规则性的演变。对 2000 年 2 月 12 日、2001 年 3 月 20 日和 2004 年 11 月 10 日的 3 次强烈不规则事件进行了案例研究。发现这些不规则表现为各向异性分支结构，在低纬度首次出现时向南北方向拉长. 这些结构可以移动并偏离其先前的方向，并最终垂直于它们的方向漂移。这种使用 SFT 的分析对于电离层不规则性的形态学研究和模型构建应该是有趣的。对 2000 年 2 月 12 日、2001 年 3 月 20 日和 2004 年 11 月 10 日的 3 次强烈不规则事件进行了案例研究。发现这些不规则表现为各向异性分支结构，在低纬度首次出现时向南北方向拉长. 这些结构可以移动并偏离其先前的方向，并最终垂直于它们的方向漂移。这种使用 SFT 的分析对于电离层不规则性的形态学研究和模型构建应该是有趣的。对 2000 年 2 月 12 日、2001 年 3 月 20 日和 2004 年 11 月 10 日的 3 次强烈不规则事件进行了案例研究。发现这些不规则表现为各向异性分支结构，在低纬度首次出现时向南北方向拉长. 这些结构可以移动并偏离其先前的方向，并最终垂直于它们的方向漂移。这种使用 SFT 的分析对于电离层不规则性的形态学研究和模型构建应该是有趣的。并最终垂直于它们的方向漂移。这种使用 SFT 的分析对于电离层不规则性的形态学研究和模型构建应该是有趣的。并最终垂直于它们的方向漂移。这种使用 SFT 的分析对于电离层不规则性的形态学研究和模型构建应该是有趣的。