国际参考电离层IRI—90与中国实测电离层月平均电子密度剖面形…

将太阳活动峰年期间中国４个电离层站垂直探测得到的月平均电子浓度剖面与国际参考电离层ＩＲＩ－９０进行了系统的比较，结果表明国际参考电离层所计算的峰下电子含量（或峰下半厚）总体来说偏大，一天中白天符合较好，晚上较差，对中纬台站较好，对低纬台站较差。     

国际参考电离层IRI－90与中国实测电离层月平均电子密度剖面形状的比较

将太阳活动峰年期间中国4个电离层站垂直探测得到的月平均电子浓度剖面与国际参考电离层IKI-90进行了系统的比较。结果表明国际参考电离层所计算的峰下电子含量(或峰下半厚)总体来说偏大。一天中白天符合较好,晚上较差,对中纬台站较好,对低纬台站较差。      

我国电离层基本参量与国际参考模式的比较

本文利用我国满洲里、北京、武昌、重庆和广州等台站电离层观测记录,对各层临界频率的实测值(月中值)与IRI-86的计算值进行了分析比较.|发现两者存在着显著而系统的偏离.E层和F₁层偏离较小F₂层偏离较大,其相对值有时超过60%.总的来说,f₀F₂的相对偏离:夜间大,白天小冬季大,夏季小太阳活动低年大,高年小随着纬度降低偏离增大模式值普遍大于实测值.     

新乡上空电离层总电子含量的经验模式

基于电离层总电子含量与太阳活动性之间的线性相关关系,利用在新乡长期测量所得的电离层总电子含量的资料,得出了总电子含量的一种经验模式。     

武汉地区电离层电子浓度总含量的统计经验模式研究

由武汉电离层观象台一个太阳黑子周期(1980-1990年)的实测电离层电子浓度总含量(TEC)资料,统计分析得出了武汉地区的一个 TEC经验模式.模式很好地再现了武汉地区的TEC观测值.其预测误差在太阳活动高年稍大,低年较小;在春秋两季稍大,冬夏两季较小;在当地时间白天和傍晚稍大,夜间和早晨较小.此外,与国际参考电离层模式IRI的计算结果比较,本模式预测的TEC值更接近于实际观测结果.同时,本文也初步探讨了TEC的半年变化特征和冬季异常现象.     

北京地区电离层电子含量的某些特性

从对1980年至今的北京电离层电子含量的常规观测资料分析发现:电离层电子含量(IEC)的周日变化曲线除了绝大多数呈单峰变化外, 还有非扰动状态下的周日双峰变化、夜增长现象以及日出后不久的次极大正午之后的主极大等.本文着意于报道北京地区的IEC双峰特性和夜增现象及其随太阳活动的周期变化, 并与其它报道进行比较.     

电离层总电子含量的日变化

从1981年4-6月的五百七十余次卫星观测的有用记录中,得到了电离层总电子含量的日变化曲线。资料还显示出4-6月的明显月变化特性。文章还列出了由电离图资料所得到的相应月份的F_2层最大电子密度,以及计算得到的平板厚度的日变曲线。结果表明,总电子含量N_T与F_2层最大电子密度N_m变化的一致性很好,它们与平板厚度ι日变化特性均符合一般的中纬站电离层特性的变化规律。     

国际参考电离层模型输出参数峰值高度性能

电离层峰值高度H_mF₂是描述电离层形态的重要参数之一,国际参考电离层模型IRI-2016中融入了大量电离层测高仪和无线电掩星探测数据,用以提升H_mF₂的预测精度.本文利用太阳活动低年（2007—2010年）气象、电离层和气候卫星联合观测系统COSMIC探测数据描述全球范围内COSMIC H_mF₂的三维形态变化,对比分析了IRI-2016与IRI-2012模型的预测结果,同时分析了IRI-2016模型输出H_mF₂的性能.结果表明,IRI模型在中高纬度地区的输出结果高于COSMIC反演结果,而赤道及低纬地区则大都偏低.与IRI-2012模型相比,IRI-2016模型的输出结果在夜间至凌晨时段呈现较为明显的纬向梯度变化且大部分区域输出值偏高,但在白天时段赤道附近区域的输出值大都偏低.上述结果为电离层IRI模型的完善提供了一定参考.     

太阳耀斑对电离层总电子含量的影响

本文分析了1978—1979年1级以上的太阳耀斑对电离层总电子含量的影响. 给出了不同持续时间、不同亮度、不同季节、发生在日面不同位置上的太阳耀斑对电离层总电子含量的影响.分析结果表明,持续时间大于等于1.5小时的耀斑对电子含量有明显的扰动,耀斑出现后电子含量随之增加,在第4—5天增加到最大值,扰动持续数日;持续时间小于1.5小时的耀斑对电子含量影响甚微;非亮耀斑对电子含量的扰动小于亮耀斑;夏季出现的耀斑对电子含量无明显扰动,只有冬季出现的亮耀斑对电子含量有明显的扰动;太阳耀斑扰动电子含量有明显的日面位置东西不对称性,只有出现在日面东边、特别是E₃区的太阳耀斑对电子含量才有明显的扰动.     

Prediction of total electron content using the International Reference Ionosphere

The International Reference Ionosphere (IRI) is a model of the ionosphere, based on experimental data, which has been proposed as a standard ionospheric model. As such, it should be tested extensively to determine its range of validity. One of the ways in which the electron denisty profile given by the IRI, especially above the peak of the F layer, can be tested is to compare calculated and observed values of total electron content (TEC). We have therefore studied the discrepancies between calculated and observed values of TEC recorded at 15 stations covering a wide range of longitudes and latitudes, mainly in the northern hemisphere, and mainly for high levels of solar activity. W have found that the IRI produces reasonably accurate values of TEC at mid and high latitudes, but that it greatly underestimates the daytime values of TEC at low latitudes. We conclude therefore that the daytime electron density profile given by the IRI is reasonably accurate at mid and high latitudes, at least above the peak of the F2 layer. The situation at low latitudes clearly requires more work, and we have suggested two possible lines of study. The generally low discrepancies at night indicate that the night-time electron density profiles given by the IRI correspond fairly closely to the actual profiles.     

电离层薄层高度对电离层模型化的影响

利用IRI2012模型分析了电离层薄层高度的时空变化规律,提出了基于应用中STEC的电离层改正误差分析理论,分析了电离层薄层高度变化的相关影响.结果表明,电离层薄层高度变化对电离层穿刺点位置、投影映射函数值、电离层建模结果、电离层模型精化和电离层模型精度评估结果的影响较大.高度截止角为10°时,电离层薄层高度变化导致电离层穿刺点的经纬度差异最大可达3.2°,投影映射函数最高可引入约15.46%的误差,电离层建模结果差异和建模实用误差最高分别达9.71%,3.64%,采用不同薄层高度数据的电离层模型参数拟合和模型精化结果最大可引入约9.26%的误差,采用不同电离层薄层高度数据进行模型精度评定时最大可引入约9.62%的误差.根据这些研究结果可知：在实际应用中应采用电离层薄层高度模型,并选取较大的卫星高度截止角来减小薄层高度变化引入的误差;采用固定高度时,区域电离层建模采用与实际电离层薄层一致的固定高度;进行精度评估时,参考数据的电离层薄层高度与需要精度评估的电离层模型薄层高度相等.     

武汉地区电离层TEC和NmF2及板厚的季节变化

通过利用武汉电离层观测站(114.4°E,30.6°N)1980-1990年对E8T-Ⅱ卫星信标的法拉第旋转测量的TEC(电子浓度总含量)数据,以及由测高仪测量的1980-1990年间的f0F2(F2层临界频率)数据,研究了武汉地区TEC,NmF2(最大电子浓度)和板厚的季节变化,同时比较了IRI和武汉单站模式在预测NmF2季节性方面的有效性.武汉单站模式在预测NmF2季节性变化方面优于IRI模式.      

A new global F2 peak electron density model for the International Reference Ionosphere (IRI)

A new neural network (NN) based global empirical model for the F2 peak electron density (NmF2) has been developed using extended temporal and spatial geophysical relevant inputs. Measured ground based ionosonde data, from 84 global stations, spanning the period 1995 to 2005 and, for a few stations from 1976 to 1986, obtained from various resources of the World Data Centre (WDC) archives (Space Physics Interactive Data Resource SPIDR, the Digital Ionogram Database, DIDBase, and IPS Radio and Space Services) have been used for training a NN. The training data set includes all periods of quiet and disturbed magnetic activity. A comprehensive comparison for all conditions (e.g., magnetic storms, levels of solar activity, season, different regions of latitudes, etc.) between foF2 value predictions using the NN based model and International Reference Ionosphere (IRI) model (including both the International Union of Radio Science (URSI) and International Radio Consultative Committee (CCIR) coefficients) with observed values was investigated. The root-mean-square (RMS) error differences for a few selected stations are presented in this paper. The results of the foF2 NN model presented in this work successfully demonstrate that this new model can be used as a replacement option for the URSI and CCIR maps within the IRI model for the purpose of F2 peak electron density predictions.     

基于因果卷积与LSTM网络的电离层总电子含量预报

电离层总电子含量（TEC）不仅是分析电离层形态的关键参数之一,同时为导航及定位等空间应用系统消除电离层附加时延提供重要支撑。由于电离层TEC的时空变化特征,本文融合因果卷积和长短时记忆网络,以太阳活动指数F_10.7、地磁活动指数Dst和电离层TEC历史数据作为特征输入,构建深度学习模型,实现提前24 h预报电离层TEC。进一步利用2005－2013年连续9年的CODE TEC数据,全面评估了模型在北京站（40°N,115°E）、武汉站（30.53°N,114.36°E）和海口站（20.02°N,110.38°E）的预报性能。结果显示不同太阳活动条件下三个站的TEC值与真实测量值的相关系数都大于0.87,均方根误差大都集中在0～1 TECU以内,且模型预报精度与纬度、太阳、地磁活动程度、季节变化相关。与仅由长短时记忆网络构成的预报模型相比,本实验模型均方根误差降低了15%,为电离层TEC预报模型的实际应用提供了参考。