中低緯電離層模型及其異常現(xiàn)象相關(guān)研究.pdf

1、電離層模型研究對短波通訊電路設(shè)計及探究電離層物理過程有著重要意義。論文建立了中低緯電離層經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ秃椭芯曤婋x層物理模型，并利用電離層物理模型進(jìn)行電離層暴時變化數(shù)值模擬及地震電離層異常擾動分析。論文在分析電離層主要控制因素及電離層結(jié)構(gòu)變化的基礎(chǔ)上，獲得的主要成果如下： 第一、太陽和地磁指數(shù)周期特征EMD分析及長期預(yù)測研究。利用經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解方法（EMD）對太陽黑子數(shù)R和地磁活動指數(shù)（Ap、aa和Dst）進(jìn)行周期性分解，分析了不同時間尺

2、度分量的物理形成機(jī)理及太陽黑子數(shù)與地磁指數(shù)11年周期分量之間的關(guān)系。在此基礎(chǔ)上，利用自回歸方法（AR）進(jìn)行太陽黑子數(shù)R和地磁指數(shù)Ap長期預(yù)測研究，獲得提前一個太陽周11年的R和Ap的預(yù)測值。 第二、電離層foF2月中值太陽循環(huán)變化及單站模型。利用遍及我國中低緯地區(qū)的9個電離層觀測站1977-1997年約20年的foF2月中值數(shù)據(jù)，考慮太陽活動和地磁活動對電離層foF2月中值的非線性影響，建立了單站foF2月中值經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?，對模型誤

3、差進(jìn)行了詳細(xì)分析，并將其與國際參考電離層IRl2001進(jìn)行了比較，精度有顯著提高。 第三、強(qiáng)地磁擾動條件下foF2與月中值偏差模型及暴時短期預(yù)報。利用時間累積地磁指數(shù)ap（τ），建立了強(qiáng)地磁擾動條件下電離層foF2與月中值偏差經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ汀Ｓ捎诘卮胖笖?shù)與電離層暴時變化相關(guān)性不高，使得該經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ途容^低。作者借鑒氣象預(yù)報中常用的Kalman濾波方法對模型的系數(shù)進(jìn)行實(shí)時修正，提高預(yù)報精度，并對長春站1986-1995年近一個太陽周foF

4、2數(shù)據(jù)進(jìn)行提前一小時預(yù)報試驗(yàn)。該預(yù)報方法與包含暴時修正模型STORM的國際參考電離層IR12001進(jìn)行了比較，展示了Kalman濾波方法實(shí)時修正模型系數(shù)的能力和良好的應(yīng)用前景。 第四、建立了中緯電離層物理模型并進(jìn)行暴時電離層數(shù)值模擬。模型比較周密地考慮了中緯度地區(qū)電離層的主要動力學(xué)過程和光化學(xué)過程，通過求解離子的連續(xù)性方程和動量方程，給出了O+、O2+、NO+、N2+、N+、He+六種離子和電子密度剖面。對寧靜背景電離層條件下北