层析是电离层三维结构反演的重要技术.增加约束可缓解层析模型的病态问题.然而,迭代层析中,大量无射线穿过的网格易对施加的约束产生与真实意图相违背的约束结果(称负面约束).针对该问题,提出了一种参数平滑的迭代层析方法(iterative to...层析是电离层三维结构反演的重要技术.增加约束可缓解层析模型的病态问题.然而,迭代层析中,大量无射线穿过的网格易对施加的约束产生与真实意图相违背的约束结果(称负面约束).针对该问题,提出了一种参数平滑的迭代层析方法(iterative tomography method via parameters smoothing, ITPS).每次迭代中,先用Chapman函数及最小二乘法拟合及改正每一垂直剖面,获取关于Chapman函数参数的二维图像,然后用移动窗口法平滑各参数图像并以此改正各网格的电子密度.实验表明:ITPS方法可一定程度上减少负面约束并抑制层像的扰动.相对于MART和CMART算法,ITPS方法在垂直剖面、F2层临界频率(f_(o)F_(2))、F_(2)层峰值高度(h_(m)F_(2))、斜电子总含量(Slant Total Electron Content, STEC)及h_(m)F_(2)以上电子密度等方面均具有更佳的表现.相对于精度较高的CMART算法,ITPS方法在f_(o)F_(2)与h_(m)F_(2)的平均优化率分别为7.49%及6.60%,STEC的平均优化率为5.19%,h_(m)F_(2)以上电子密度的平均优化率为11.41%.展开更多
研究了NeQuick2算法改进及其实现方法,从不同角度分析了NeQuick2模型在全球区域和中国区域内的性能优势。一个太阳活动周期内,中国区域NeQuick2模型计算的电子总含量(total electron content,TEC)比NeQuick1模型精度有显著提升,改正精...研究了NeQuick2算法改进及其实现方法,从不同角度分析了NeQuick2模型在全球区域和中国区域内的性能优势。一个太阳活动周期内,中国区域NeQuick2模型计算的电子总含量(total electron content,TEC)比NeQuick1模型精度有显著提升,改正精度与太阳活动水平具有较强的相关性,低年比高年的改善效果更为显著。以全球电离层数据(global ionosphere maps,GIM)为参考标准,中国中高纬区域太阳活动低年NeQuick2模型TEC的系统年平均偏差减少了76%,年平均均方根(root mean square,RMS)值减少了约72%。太阳活动高年NeQuick2模型TEC的系统年平均偏差减少了38%,平均RMS减少了13%左右,且中高纬区域改正精度优于低纬区域11%~13%。全球区域太阳活动峰值期间NeQuick2模型TEC比NeQuick1模型日平均偏差改善了25%,日平均RMS改善了30%左右。分别用NeQuick1和NeQuick2模型得出F2层顶部区域在太阳活动峰值期电子密度随高度剖面分布,顶部电子密度剖面精度改善近40%。最后分别得出了两个模型中国区域中高纬地区E和F1层区域在100km、150km和200km高度的电子密度分布图,结果显示NeQuick2模型改善了电子密度分布状况,有效避免了NeQuick1在底部区域电子密度梯度不连续以及电离层异常结构的情况。展开更多
顶部电离层是指F2层电子密度最大值所在高度以上的电离层区域。掩星观测能够提供地面到低轨卫星轨道高度处的整个电离层电子密度剖面,对于顶部电离层的研究具有重要作用。标高是构建顶部以上电离层电子密度剖面模型的重要参数。本文使用...顶部电离层是指F2层电子密度最大值所在高度以上的电离层区域。掩星观测能够提供地面到低轨卫星轨道高度处的整个电离层电子密度剖面,对于顶部电离层的研究具有重要作用。标高是构建顶部以上电离层电子密度剖面模型的重要参数。本文使用2007—2020年的气象、电离层和气候星座观测系统(Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere and Climate,COSMIC)掩星观测数据,提取有效电子密度剖面数据的顶部标高,分析了其随地方时、季节、经纬度和太阳活动水平的变化特性。结果表明:顶部标高具有明显的日变化和季节变化规律,并且表现出强烈的太阳活动依赖性;顶部标高在纬度上的变化强烈依赖于地方时,同时在东西经向上表现出明显的波状结构,且这种经度波状结构在南北半球具有不同的形态;顶部标高在夏季半球具有显著的东西经向差异,南半球夏季更为明显。展开更多
文摘层析是电离层三维结构反演的重要技术.增加约束可缓解层析模型的病态问题.然而,迭代层析中,大量无射线穿过的网格易对施加的约束产生与真实意图相违背的约束结果(称负面约束).针对该问题,提出了一种参数平滑的迭代层析方法(iterative tomography method via parameters smoothing, ITPS).每次迭代中,先用Chapman函数及最小二乘法拟合及改正每一垂直剖面,获取关于Chapman函数参数的二维图像,然后用移动窗口法平滑各参数图像并以此改正各网格的电子密度.实验表明:ITPS方法可一定程度上减少负面约束并抑制层像的扰动.相对于MART和CMART算法,ITPS方法在垂直剖面、F2层临界频率(f_(o)F_(2))、F_(2)层峰值高度(h_(m)F_(2))、斜电子总含量(Slant Total Electron Content, STEC)及h_(m)F_(2)以上电子密度等方面均具有更佳的表现.相对于精度较高的CMART算法,ITPS方法在f_(o)F_(2)与h_(m)F_(2)的平均优化率分别为7.49%及6.60%,STEC的平均优化率为5.19%,h_(m)F_(2)以上电子密度的平均优化率为11.41%.
文摘研究了NeQuick2算法改进及其实现方法,从不同角度分析了NeQuick2模型在全球区域和中国区域内的性能优势。一个太阳活动周期内,中国区域NeQuick2模型计算的电子总含量(total electron content,TEC)比NeQuick1模型精度有显著提升,改正精度与太阳活动水平具有较强的相关性,低年比高年的改善效果更为显著。以全球电离层数据(global ionosphere maps,GIM)为参考标准,中国中高纬区域太阳活动低年NeQuick2模型TEC的系统年平均偏差减少了76%,年平均均方根(root mean square,RMS)值减少了约72%。太阳活动高年NeQuick2模型TEC的系统年平均偏差减少了38%,平均RMS减少了13%左右,且中高纬区域改正精度优于低纬区域11%~13%。全球区域太阳活动峰值期间NeQuick2模型TEC比NeQuick1模型日平均偏差改善了25%,日平均RMS改善了30%左右。分别用NeQuick1和NeQuick2模型得出F2层顶部区域在太阳活动峰值期电子密度随高度剖面分布,顶部电子密度剖面精度改善近40%。最后分别得出了两个模型中国区域中高纬地区E和F1层区域在100km、150km和200km高度的电子密度分布图,结果显示NeQuick2模型改善了电子密度分布状况,有效避免了NeQuick1在底部区域电子密度梯度不连续以及电离层异常结构的情况。
文摘顶部电离层是指F2层电子密度最大值所在高度以上的电离层区域。掩星观测能够提供地面到低轨卫星轨道高度处的整个电离层电子密度剖面,对于顶部电离层的研究具有重要作用。标高是构建顶部以上电离层电子密度剖面模型的重要参数。本文使用2007—2020年的气象、电离层和气候星座观测系统(Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere and Climate,COSMIC)掩星观测数据,提取有效电子密度剖面数据的顶部标高,分析了其随地方时、季节、经纬度和太阳活动水平的变化特性。结果表明:顶部标高具有明显的日变化和季节变化规律,并且表现出强烈的太阳活动依赖性;顶部标高在纬度上的变化强烈依赖于地方时,同时在东西经向上表现出明显的波状结构,且这种经度波状结构在南北半球具有不同的形态;顶部标高在夏季半球具有显著的东西经向差异,南半球夏季更为明显。
