电磁波的传播受到大气分层的影响。在研究领域常利用GNSS信号对大气层中的电离层进行分析。

图1 阿森松岛测得的PRN04 ROTI

（电离层TEC变化率指数）及S₄（振幅闪烁指数）值

《利用商用GNSS接收机的总电子含量进行闪烁定量诊断》一文中，研究人员实现了利用商用产品GNSS接收机的总电子含量进行闪烁定量诊断。ROTI已广泛应用，这表明了电离层不均匀性的存在。此外，ROTI还因与S₄参数的相关性而成为其指标。然而，由于衍射施加的菲涅耳滤波，相位和强度指标对湍流中不同的波动尺度大小是敏感的，直到现在ROTI和S₄之间的定量关系仍然是个未知数。

研究人员于2019年在JGR（美国地球物理学会）《空间物理学杂志》中提出了一种新的理论，解释了ROTI对采样间隔、卫星运动、传播几何以及电离层不均匀性的谱形状、强度、各向异性和漂移的依赖性。作者证明了ROTI随有效扫描速度（Veff）的变化而变化至功率nu-1/2，其中2nu+1为不均匀性谱指数。 随着传播几何结构的变化，Veff也会发生变化，进而造成卫星与卫星之间ROTI/S₄比率的不同。由于对不均匀性漂移的依赖性，不同地球物理位置的ROTI/S₄比率也会随时间的推移而变化。当ROTI/S₄比率形成时，不均匀性强度会抵消，但对菲涅耳尺度的依赖性仍然存在。因此，必须至少大概了解到不均匀性处的距离，才能通过ROTI计算S₄。

该文回顾了这一理论，并通过比较ROTI中S₄的预测值与专业GNSS闪烁监测器提供的S₄直接测量值，对其进行了验证。文章认为，任何能够以相当高的速率（1赫兹）监测总电子含量（TEC）的多频GNSS接收机，都应该能够利用该技术提供闪烁定量诊断。

图2-11  11天内的验证结果

研究结果表明1 Hz TEC（总电子含量）可用于定量分析电离层闪烁和引发闪烁的不均匀性。在该文中，研究人员使用250 MHz对地静止卫星的链路对不均匀性纬向漂移进行了接收机间隔测量，以计算该理论所要求的有效扫描速度。结果表明，在研究人员感兴趣的COTS GNSS接收机位置附近可能无法直接测量不均匀性漂移。未来工作中计划调研使用气候模型提供不均匀性漂移，以代替直接测量时，由1 Hz ROTI样本进行S4预测的准确性。