基于WARIMA的广西地区电离层总电子含量短期预报研究

发布时间：2021-03-31 15:39

　　将小波分析（Wavelet Analysis）引入自回归移动平均模型（ARIMA）进行电离层总电子含量预报,在大区域的研究中已经取得了较好的预报效果,而位于中国低纬度的广西地区尚无文献进行相关研究。本文利用2015年IGS中心提供的电离层天顶总电子含量（VTEC）数据,分别采用小波-ARIAM模型（WARIAM）和ARIMA模型对广西地区（20°N～27.5°N,110°E～115°E）进行建模,预报后6天的VTEC值。结果表明:两种模型预报值均能很好地反映观测值的变化趋势,相对精度达到80%以上,但预测精度在北纬20°处出现浮动。在使用WARIAM进行中长期预报中,平均相对精度可达到83%。总体上,使用WARIAM对VTEC值预报相对ARIMA模型其精度有显著提高,表明其在广西地区对VTEC进行短期预报和中长期预报的可行性。 

【文章来源】：城市勘测. 2020,(03)

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

广西地区网格点分布图

由于图2中两个模型的趋势和走向大体上接近一致，难以判断两个模型的精度优劣。为了更清楚地分析两模型的预报结果，本文通过采用标准差和相对精度对WARIMA模型和ARIMA模型预报效果进行统计分析，统计结果如表1所示。由表1可知:(1)在20°N～27.5°N之间两个模型的标准差都有降低的趋势，说明精度也逐渐升高，相对精度都是80%以上，说明预测的结果是可靠的，并且WARIMA模型的标准差总体上比ARIMA模型的值低，说明WARIMA模型在广西地区TEC值预报的可行性和优越性;(2)在北纬20°处，每天预测值的标准差存在较大幅度的跳动，可能是受到了赤道异常的影响。由于电离层易受太阳活动以及地球磁场的影响，使其在纬度±20°处格网的电子含量高于其他高纬度的地区，且电子运动也较为剧烈。

广西地区存在赤道异常现象，为了验证WARIMA模型在该地区进行中长期VTEC预报的可行性，选取IGS中心提供的格网点(20°N,110°E)处2015年年积日为30 d～45 d的15天VTEC数据，采用WARIMA模型和ARIMA模型对其建模来预测未来60天的VTEC，得到其预报的相对精度，如图3所示。由图3所示:红色折线和蓝色折线分别表示使用WARIMA模型和ARIMA模型预报60天的相对精度。对于WARIMA模型，除了第6,31,32,33,34,35,36,56天等8天的预报相对精度低于75%外，其余天数均取得了较好的长期预报效果，体现了WARIMA模型在中长期预报的稳定性;而ARIMA模型则表现出随着预报天数的增加，其预报精度显著下降。由此表明，WARI-MA模型在广西地区进行VTEC的中长期预报是可行的，且保持良好的稳定性。


本文编号：3111680