利用半参数核估计法预报全球电离层总电子含量

作     者：王喜江 边少锋 李子申 蒋可 任青阳 潘雄 WANG XiJiang;BIAN ShaoFeng;LI ZiShen;Jiang Ke;REN QingYang;PAN Xiong

作者机构：中国地质大学地理与信息工程学院武汉430079 中国科学院光电研究院北京100094 重庆交通大学土木工程学院重庆400074 

基　　金：国家自然科学基金(41874009 41476087 41674043)联合资助 

出 版 物：《地球物理学报》 (Chinese Journal of Geophysics)

年 卷 期：2020年第63卷第4期

页      码：1271-1281页

摘      要：本文将半参数平差模型引入电离层球谐函数系数的预报中,建立了半参数球谐函数模型(Semiparametric-Spherical Harmonic,Semi-SH)来预测全球电离层总电子含量.首先,通过快速傅里叶变换获得球谐函数系数的周期和振幅,将振幅高的主周期归入趋势函数,振幅低的剩余周期归入随机信号,建立了半参数模型,同时利用核估计方法拟合趋势函数,解算随机信号,并在时间域上进行外推,得到了预报时间的球谐函数系数,代入15阶电离层球谐函数模型,最后得出电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)的预报值.本文基于欧洲定轨中心(CODE)发布的球谐函数系数进行电离层TEC长期预报和短期预报分析,其中长期预报采用四年预报两年的模式对球谐函数系数进行预报,短期预报设计了三个算例,采用前30天预报后一天的模式,分别预报1天、滑动预报7天和滑动预报30天.实验结果表明:长期预报能够较好地反映全球电离层TEC的变化趋势和波动情况,Semi-SH模型对全球电离层TEC平均值(Mean TEC global,MTECglobal)的拟合值和预报值与MTECglobal实际值的相关系数分别为0.8743和0.8010,呈现出高度相关性.短期预报中,在太阳活动高年和太阳活动低年,Semi-SH模型在中纬度地区预报精度较CODE发布的电离层TEC 1天预报产品(CODE′S 1-Day Predicted GIM,C1PG)有较大提升,在高纬度与低纬度地区两种模型预报精度相当;Semi-SH模型在太阳活动高年和太阳活动低年30天滑动预报精度的均值均高于C1PG模型.实验结果说明了Semi-SH模型预报电离层TEC值的有效性.

主 题 词：电离层预报 半参数球谐函数模型 长期预报 短期预报 电离层总电子含量 

学科分类：0709[理学-地质学] 0819[工学-海洋工程类] 070802[070802] 07[理学] 0707[理学-海洋科学类] 0708[理学-地球物理学类] 0825[工学-环境科学与工程类] 0704[理学-天文学类] 

核心收录：

D　O　I：10.6038/cjg2020N0143

馆 藏 号：203898179...