中国区域电离层foF2建模及其应用研究
发布时间：2021-10-25 08:50
电离层位于距地表约60km-1000km的高空,其中充斥着大量的中性大气和等离子体,是连接地壳深部、地球表面、中层大气以及磁层、行星际空间的枢纽。地震电离层效应的研究始于上世纪60年代,美国科学家对1964年美国阿拉斯加M8.5大地震进行研究时,首次发现了地震前电离层等离子体密度扰动的现象,自此国内外专家、学者纷纷加入到地震-电离层效应的研究中。2018年2月2日,我国第一颗地震电磁监测试验卫星“张衡一号”在酒泉的成功发射,这弥补了地基观测手段的不足,完善了天地一体化的地震监测体系,为解决地震预测这个世界性科学难题开辟了一条新途径。通常来说,在利用电离层参数信息提取地震异常信号之前,对这些参数背景变化的详细分析是不可或缺的。由于中国区域能够探测电离层F2层临界频率（foF2）的电离层垂测站数据稀少,为了提高foF2背景预测模型的精度,本研究选择分布密集、台站数量远远多于foF2垂测站的GPS台站,先用人工神经网络的方法拟合中国区域电离层电子浓度总含量（TEC）的数值,然后再利用TEC与foF2的耦合关系反演中国区域foF2参数,因此本文着手于建立TEC和foF2的背景变化模型。与传统的...
【文章来源】：中国地震局地震预测研究所北京市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 研究意义
1.2 研究现状
1.3 论文结构和安排
第二章 电离层基本理论及TEC与foF2的获取
2.1 电离层基本理论
2.2 TEC数据的获取
2.3 foF2数据的获取
第三章 中国区域电离层TEC预测模型的构建
3.1 建模方法
3.1.1 人工神经网络介绍
3.1.2 基于遗传算法优化的神经网络
3.2 神经网络的输入数据
3.2.1 周日变化
3.2.2 季节变化
3.2.3 太阳活动
3.2.4 与磁层相关的输入
3.2.5 与区域地理位置相关的输入
3.2.6 与磁偏角相关的输入
3.3 神经网络的输出数据
3.4 神经网络的训练集和测试集
3.5 程序实现
3.6 TEC模型精度验证
第四章 中国区域电离层foF2预测模型
4.1 foF2预测模型的构建
4.2 GA-NN构建区域foF2模型的数据集
4.3 模型精度验证
4.4 建立中国区域foF2网格地图模型
第五章 震例分析
5.1 扰动提取方法
5.2 结果分析
5.3 讨论
5.4 结论
第六章 结语
6.1 论文总结
6.2 下一步研究工作
参考文献
致谢
作者简历、在学期间研究成果及发表文章
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GPS和COSMIC数据分析汶川地震TEC和NmF2扰动[J]. 马新欣,林湛,陈化然,金红林,焦立果,刘晓灿. 地球物理学报. 2014(08)
[2]中国6.0级以上地震临震电离层扰动时空分布特征研究[J]. 刘静,万卫星. 地球物理学报. 2014(07)
[3]2011年3月11日日本地震震前电离层异常变化分析[J]. 姚宜斌,陈鹏,吴寒,张顺,彭文飞. 科学通报. 2012(05)
[4]智利8.8级地震的震前电子浓度扰动[J]. 刘静,万卫星,黄建平,张学民,赵庶凡,欧阳新艳,泽仁志玛. 地球物理学报. 2011(11)
[5]2005年3月28日苏门答腊8.6级地震前的电离层扰动（英文）[J]. 张学民,刘静,申旭辉,M.Parrot,钱家栋,欧阳新艳,赵庶凡,黄建平. 地球物理学报. 2010(03)
[6]新疆于田7.2级地震前的电离层电磁扰动[J]. 张学民,钱家栋,欧阳新艳,蔡晋安,刘静,申旭辉,赵庶凡. 空间科学学报. 2009(02)
[7]汶川8级地震前电磁扰动与电磁立体监测体系[J]. 张学民,丁鉴海,申旭辉,王敏,刘静,余素荣,王亚丽,欧阳新艳. 电波科学学报. 2009(01)
[8]利用DEMETER卫星数据分析汶川地震前的电离层异常[J]. 曾中超,张蓓,方广有,王东峰,阴和俊. 地球物理学报. 2009(01)
[9]Development of a middle and low latitude theoretical ionospheric model and an observation system data assimilation experiment[J]. YUE XinAn1,2,3, WAN WeiXing1, LIU LiBo1, LE HuiJun1, CHEN YiDing1 & YU Tao4,1 1 Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China; 2 Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 3 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 4 National Center for Spaceweather, CMA, Beijing 100081, China. Chinese Science Bulletin. 2008(01)
[10]地震预测——进展、困难与前景[J]. 陈运泰. 地震地磁观测与研究. 2007(02)
本文编号：3457058
【文章来源】：中国地震局地震预测研究所北京市
【文章页数】：72 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
1.1 研究意义
1.2 研究现状
1.3 论文结构和安排
第二章 电离层基本理论及TEC与foF2的获取
2.1 电离层基本理论
2.2 TEC数据的获取
2.3 foF2数据的获取
第三章 中国区域电离层TEC预测模型的构建
3.1 建模方法
3.1.1 人工神经网络介绍
3.1.2 基于遗传算法优化的神经网络
3.2 神经网络的输入数据
3.2.1 周日变化
3.2.2 季节变化
3.2.3 太阳活动
3.2.4 与磁层相关的输入
3.2.5 与区域地理位置相关的输入
3.2.6 与磁偏角相关的输入
3.3 神经网络的输出数据
3.4 神经网络的训练集和测试集
3.5 程序实现
3.6 TEC模型精度验证
第四章 中国区域电离层foF2预测模型
4.1 foF2预测模型的构建
4.2 GA-NN构建区域foF2模型的数据集
4.3 模型精度验证
4.4 建立中国区域foF2网格地图模型
第五章 震例分析
5.1 扰动提取方法
5.2 结果分析
5.3 讨论
5.4 结论
第六章 结语
6.1 论文总结
6.2 下一步研究工作
参考文献
致谢
作者简历、在学期间研究成果及发表文章
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于GPS和COSMIC数据分析汶川地震TEC和NmF2扰动[J]. 马新欣,林湛,陈化然,金红林,焦立果,刘晓灿. 地球物理学报. 2014(08)
[2]中国6.0级以上地震临震电离层扰动时空分布特征研究[J]. 刘静,万卫星. 地球物理学报. 2014(07)
[3]2011年3月11日日本地震震前电离层异常变化分析[J]. 姚宜斌,陈鹏,吴寒,张顺,彭文飞. 科学通报. 2012(05)
[4]智利8.8级地震的震前电子浓度扰动[J]. 刘静,万卫星,黄建平,张学民,赵庶凡,欧阳新艳,泽仁志玛. 地球物理学报. 2011(11)
[5]2005年3月28日苏门答腊8.6级地震前的电离层扰动（英文）[J]. 张学民,刘静,申旭辉,M.Parrot,钱家栋,欧阳新艳,赵庶凡,黄建平. 地球物理学报. 2010(03)
[6]新疆于田7.2级地震前的电离层电磁扰动[J]. 张学民,钱家栋,欧阳新艳,蔡晋安,刘静,申旭辉,赵庶凡. 空间科学学报. 2009(02)
[7]汶川8级地震前电磁扰动与电磁立体监测体系[J]. 张学民,丁鉴海,申旭辉,王敏,刘静,余素荣,王亚丽,欧阳新艳. 电波科学学报. 2009(01)
[8]利用DEMETER卫星数据分析汶川地震前的电离层异常[J]. 曾中超,张蓓,方广有,王东峰,阴和俊. 地球物理学报. 2009(01)
[9]Development of a middle and low latitude theoretical ionospheric model and an observation system data assimilation experiment[J]. YUE XinAn1,2,3, WAN WeiXing1, LIU LiBo1, LE HuiJun1, CHEN YiDing1 & YU Tao4,1 1 Institute of Geology and Geophysics, Chinese Academy of Sciences, Beijing 100029, China; 2 Wuhan Institute of Physics and Mathematics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan 430071, China; 3 Graduate University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100049, China; 4 National Center for Spaceweather, CMA, Beijing 100081, China. Chinese Science Bulletin. 2008(01)
[10]地震预测——进展、困难与前景[J]. 陈运泰. 地震地磁观测与研究. 2007(02)
本文编号：3457058
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