IRI2016参考电离层模型在高度60～100km的精度分析
发布时间：2021-06-30 13:30
60～100 km低电离层对无线电传播、测量具有重大影响。IRI2016作为目前最新的国际参考电离层模型,研究其提供的电子密度在高度60～100 km的精度具有重要实际意义。本文以廊坊中频雷达（位于中纬度地区）提供的电子密度资料（2014—2016年）为基准,利用偏差、绝对差、相关系数、相对偏差和Lomb-Scargle周期图方法,定量分析了IRI2016模型电子密度在中纬度地区60～100 km高度范围内的精度特征。结果表明,在中纬度地区60～100 km高度范围内:①电子密度偏差、绝对差、相对偏差与季节有密切关系,在高度86～100 km,随高度增加均快速增大;相关系数同样与季节有密切关系,但随高度增加表现出增大、减小的交替变化特征;②IRI2016模型电子密度精度与太阳活动、地磁条件有关,在太阳活动低年、磁宁静条件下的电子密度精度最高;③中频雷达和IRI2016模型电子密度在82～84 km均显著（通过90%显著性检验）含有准全日潮汐波、准8 h重力波,同时IRI2016模型还显著含有准半日潮汐波,而中频雷达未显著含有准半日潮汐波;在86～92 km均显著含有准全日潮汐波、准半日...
【文章来源】：测绘学报. 2020,49(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
IRI2016模型、中频雷达电子密度在高度82、84、86、88、90、92 km的Lomb-Scargle周期图结果
在2014—2016年,共有150个样本满足F10.7≥200,Ap≤5条件,在该太阳活动、地磁条件下,IRI2016模型与中频雷达之间电子密度的偏差、绝对差、相对偏差和相关系数随高度变化特征如图7所示。类似图6,其偏差同样在高度60～88 km以负值为主,且随高度变化不大(图7(a)),在高度90～100 km均为正值,随高度增加而快速增大,在高度60～100 km的偏差值范围为-1.994 4×103(86 km)～4.301 8×104(100 km)(个/cm3),平均值为6.175 5×103(个/cm3);其绝对差同样随高度增加呈现出减小、增大、快速增大的变化特征(图7(b)),在高度60～100 km的值范围为323.195 5～4.336 6×104(个/cm3),平均值为7.686 5×103(个/cm3);相对偏差在高度60～88 km以负值为主,随后转变为正值,且随高度增加而快速增大(图7(c)),在高度60～100 km的值范围为-101.907 9%(66 km)～4.513 8×103%(100 km),平均值为449.398 1%;与图6(d)不同,图7(d)中的相关系数值在高度60～100 km以负值为主,最大值不超过-0.2,在中低层的某些高度层存在正值,在整个高度范围内的相关系数值范围为-0.187 2(96 km)～0.035 0(78 km),平均值为-0.052 4。通过对图7与图6、图1—图4进行对比可以看出,在F10.7≥200,Ap≤5条件下的IRI2016模型电子密度精度最低。4 频谱特征
IRI2016模型与中频雷达之间的电子密度偏差、不同季节电子密度偏差随高度变化特征如图1所示。在图1(a)中,偏差在高度60～86 km内变化不大,且以负值为主,随后开始转化为正值,且随高度增加,偏差值越大,并在高度100 km达到最大值;在高度60～100 km的偏差值范围为-797.894 5(86 km)～3.655 0×104(个/cm3)(100 km),平均值为5.976 4×103(个/cm3);IRI2016模型与中频雷达之间电子密度偏差特征与季节有关(图1(b)),其中的春、夏、秋、冬分别为3—5月、6—8月、9—11月、12—2月(下同),不同季节的偏差在高度60～86 km均以负值为主、且相差不大;而在高度88～100 km以正值为主、且随高度增加而快速增大(此时,不同季节之间的偏差值开始出现明显差异特征,同一高度层的偏差值从小到大分别为冬季、秋季、春季和夏季)。在高度60～100 km,春季、夏季、秋季、冬季的偏差值范围分别为“-587.725 5(84 km)～3.776 3×104(个/cm3)(100 km)”、“-580.117 9(84 km)～5.027 6×104(个/cm3)(100 km)”、“-929.749 2(86 km)～3.188 0×104(个/cm3)(100 km)”、“-1.197 9×103(86 km)～2.501 7×104(个/cm3)(100 km)”,平均值分别为6.331 8×103(个/cm3)、8.628 8×103(个/cm3)、5.071 9×103(个/cm3)、3.647 2×103(个/cm3)。2.2 绝对差
【参考文献】：
期刊论文
[1]电离层薄层高度对电离层模型化的影响[J]. 刘宸,刘长建,鲍亚东,冯绪. 空间科学学报. 2018(01)
[2]电离层中性气体释放的早期试验效应研究[J]. 赵海生,徐朝辉,高敬帆,许正文,吴健,冯杰,徐彬,薛昆,李辉,马征征. 物理学报. 2018(01)
[3]近年来我国GNSS电离层延迟精确建模及修正研究进展[J]. 袁运斌,霍星亮,张宝成. 测绘学报. 2017(10)
[4]不同NeQuick电离层模型参数的应用精度分析[J]. 王宁波,袁运斌,李子申,李敏,霍星亮. 测绘学报. 2017(04)
[5]适用于不同尺度区域的Klobuchar-like电离层模型[J]. 刘宸,刘长建,冯绪,许岭峰,杜莹. 测绘学报. 2016(S2)
[6]GIM和IRI2012模式在中国地区的时空变化和扰动分析[J]. 赵玲,周杨,薛武. 地球物理学进展. 2016(05)
[7]基于CHAMP、GRACE和COSMIC掩星数据的全球电离层hmF2建模研究[J]. 刘桢迪,方涵先,翁利斌,马强,张建彬. 地球物理学报. 2016(10)
[8]LEO卫星单频精密定轨电离层模型改进算法[J]. 田英国,郝金明,于合理,刘伟平,谢建涛,张康. 测绘学报. 2016(07)
[9]磁赤道地区2007—2013年COSMIC掩星反演和国际参考电离层模型输出结果分析[J]. 黄智,袁洪. 地球物理学报. 2016(07)
[10]国际电离层模型磁暴模式的适用性分析[J]. 张啸,闻德保,汤佳明. 导航定位学报. 2015(03)
博士论文
[1]基于地基GPS的中国区域电离层监测与延迟改正研究[D]. 章红平.中国科学院研究生院（上海天文台） 2006
本文编号：3257834
【文章来源】：测绘学报. 2020,49(01)北大核心EICSCD
【文章页数】：13 页
【部分图文】：
IRI2016模型、中频雷达电子密度在高度82、84、86、88、90、92 km的Lomb-Scargle周期图结果
在2014—2016年,共有150个样本满足F10.7≥200,Ap≤5条件,在该太阳活动、地磁条件下,IRI2016模型与中频雷达之间电子密度的偏差、绝对差、相对偏差和相关系数随高度变化特征如图7所示。类似图6,其偏差同样在高度60～88 km以负值为主,且随高度变化不大(图7(a)),在高度90～100 km均为正值,随高度增加而快速增大,在高度60～100 km的偏差值范围为-1.994 4×103(86 km)～4.301 8×104(100 km)(个/cm3),平均值为6.175 5×103(个/cm3);其绝对差同样随高度增加呈现出减小、增大、快速增大的变化特征(图7(b)),在高度60～100 km的值范围为323.195 5～4.336 6×104(个/cm3),平均值为7.686 5×103(个/cm3);相对偏差在高度60～88 km以负值为主,随后转变为正值,且随高度增加而快速增大(图7(c)),在高度60～100 km的值范围为-101.907 9%(66 km)～4.513 8×103%(100 km),平均值为449.398 1%;与图6(d)不同,图7(d)中的相关系数值在高度60～100 km以负值为主,最大值不超过-0.2,在中低层的某些高度层存在正值,在整个高度范围内的相关系数值范围为-0.187 2(96 km)～0.035 0(78 km),平均值为-0.052 4。通过对图7与图6、图1—图4进行对比可以看出,在F10.7≥200,Ap≤5条件下的IRI2016模型电子密度精度最低。4 频谱特征
IRI2016模型与中频雷达之间的电子密度偏差、不同季节电子密度偏差随高度变化特征如图1所示。在图1(a)中,偏差在高度60～86 km内变化不大,且以负值为主,随后开始转化为正值,且随高度增加,偏差值越大,并在高度100 km达到最大值;在高度60～100 km的偏差值范围为-797.894 5(86 km)～3.655 0×104(个/cm3)(100 km),平均值为5.976 4×103(个/cm3);IRI2016模型与中频雷达之间电子密度偏差特征与季节有关(图1(b)),其中的春、夏、秋、冬分别为3—5月、6—8月、9—11月、12—2月(下同),不同季节的偏差在高度60～86 km均以负值为主、且相差不大;而在高度88～100 km以正值为主、且随高度增加而快速增大(此时,不同季节之间的偏差值开始出现明显差异特征,同一高度层的偏差值从小到大分别为冬季、秋季、春季和夏季)。在高度60～100 km,春季、夏季、秋季、冬季的偏差值范围分别为“-587.725 5(84 km)～3.776 3×104(个/cm3)(100 km)”、“-580.117 9(84 km)～5.027 6×104(个/cm3)(100 km)”、“-929.749 2(86 km)～3.188 0×104(个/cm3)(100 km)”、“-1.197 9×103(86 km)～2.501 7×104(个/cm3)(100 km)”,平均值分别为6.331 8×103(个/cm3)、8.628 8×103(个/cm3)、5.071 9×103(个/cm3)、3.647 2×103(个/cm3)。2.2 绝对差
【参考文献】：
期刊论文
[1]电离层薄层高度对电离层模型化的影响[J]. 刘宸,刘长建,鲍亚东,冯绪. 空间科学学报. 2018(01)
[2]电离层中性气体释放的早期试验效应研究[J]. 赵海生,徐朝辉,高敬帆,许正文,吴健,冯杰,徐彬,薛昆,李辉,马征征. 物理学报. 2018(01)
[3]近年来我国GNSS电离层延迟精确建模及修正研究进展[J]. 袁运斌,霍星亮,张宝成. 测绘学报. 2017(10)
[4]不同NeQuick电离层模型参数的应用精度分析[J]. 王宁波,袁运斌,李子申,李敏,霍星亮. 测绘学报. 2017(04)
[5]适用于不同尺度区域的Klobuchar-like电离层模型[J]. 刘宸,刘长建,冯绪,许岭峰,杜莹. 测绘学报. 2016(S2)
[6]GIM和IRI2012模式在中国地区的时空变化和扰动分析[J]. 赵玲,周杨,薛武. 地球物理学进展. 2016(05)
[7]基于CHAMP、GRACE和COSMIC掩星数据的全球电离层hmF2建模研究[J]. 刘桢迪,方涵先,翁利斌,马强,张建彬. 地球物理学报. 2016(10)
[8]LEO卫星单频精密定轨电离层模型改进算法[J]. 田英国,郝金明,于合理,刘伟平,谢建涛,张康. 测绘学报. 2016(07)
[9]磁赤道地区2007—2013年COSMIC掩星反演和国际参考电离层模型输出结果分析[J]. 黄智,袁洪. 地球物理学报. 2016(07)
[10]国际电离层模型磁暴模式的适用性分析[J]. 张啸,闻德保,汤佳明. 导航定位学报. 2015(03)
博士论文
[1]基于地基GPS的中国区域电离层监测与延迟改正研究[D]. 章红平.中国科学院研究生院（上海天文台） 2006
本文编号：3257834
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