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空间中心建立中国区域高分辨率电离层数据同化模型

空间中心建立中国区域高分辨率电离层数据同化模型

  电离层数据同化是指将零散分布的电离层多源观测数据融合到背景模式当中,使背景场与观测值相互匹配,从而建立既包含内在物理过程,又反映真幸运28实观测的电离层模型的重要方法。数据同化可以有效弥补观测的时空局限和背景模型的精度偏差,是电离层空间天气现报预报领域的研究重点之一。

  中国科学院国家空间科学中心空间环境研究预报室阿尔察、刘四清、黄文耿等研究人员综合利用地基GNSS数据和天基COSMIC掩星观测数据,使用国际参考电离层IRI作为背景场,采用卡尔曼滤波、三维变分等同化方法,针对中国及周边区域构建了电离层总电子含量(TEC)和三维电子密度高精度高分辨率数据同化模型。其中,电离层TEC地图的时空分辨率可达1o×1o×5分钟,电子密度分布的时空分辨率可达到2o×2o×50km×5 分钟。同化结果分别与实测GPS TEC、电离层测高仪数据、其他国际机构(如CODEMIT Madrigal Database)的TEC产品、犹他州立大学的全球电离层观测同化模型(GAIM)等分别进行了对比验证。分析结果表明,该模型精度较幸运28高,算法合理可行,可为电离层空间天气现报预报,卫星导航、雷达成像等空间环境应用提供精确有效的电离层信息,具有较为重要的科学和工程意义。

  以上研究工作发表在美国地球物理联合会(AGU)的学术期刊Space WeatherJournal of Geophysical Research: Space Physics上。

  论文链接:1 2

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数据同化模型结果示例:电子密度剖面图(上);电离层TEC日变化地图(下)