基于掩星观测数据的全球电离层F2层峰高参量的分析与建模研究

【摘要】：科研和实际应用中都要用到电离层经验模型,国际参考电离层(IRI)模型是应用最广的电离层经验模型。F2层峰高参量hmF2是IRI模型中最为重要的一个锚定点参量。在IRI模型中,hmF2之值通过CCIR M(3000)F2模型值利用经验公式计算得到。近年来的研究发现,CCIR M(3000)F2模型与实际观测结果有较大差异,特别是在低纬与赤道地区。为此,IRI组织特别倡导与鼓励开展对M(3000)F2全球模型的改进工作或直接对hmF2参量进行全球经验建模。COSMIC星座等低轨卫星的电离层掩星观测提供了不可多得的全球覆盖电离层电子浓度剖面资料,为研究F2层峰高参量hmF2的全球变化规律进而建模提供了前所未有的机会。本文利用自2006年以来COSMIC星座的电离层掩星观测,尝试建立hmF2的全球经验模型。我们尝试采用经验正交函数分解和谐波函数及相关分析等相结合的技术进行建模。这种建模方法最大的优点在于所用的本征模由数据本身分解得到,而非人工给定,因而各阶本征模与系数能够很好地反映建模数据所包涵的各种电离层固有特征,因此这种建模方法具有收敛快等优点。将所建立模型的输出结果与观测结果及与IRI模型给出的结果对比表明,我们所建的模型能够比较忠实地反映电离层的真实情况,所建模型与实际观测值的符合程度高于现有版本的IRI模型与实际观测值的符合程度。