[发明专利]一种雷电与电离层TEC异常时间相关性分析方法

说明书

本发明公开了一种雷电与电离层TEC异常时间相关性分析方法，包括以下步骤：(1)雷电数据分析；(2)太阳与地磁活动状况分析；(3)确定分析时段、分析区域；(4)雷电相关参数统计；(5)GIM数据获取；(6)计算分析点电离层TEC序列值(7)计算k天、j时刻点(lat_mean、lon_mean)电离层序列的上下限(8)计算k天，各时刻电离层异常状况(9)k天，雷电与电离层TEC异常时间相关性分析。本发明提供的方法计算简单，能够方便、快捷地通过编程实现雷电与电离层TEC异常相关性的分析，具有较高的科研和应用价值。

技术领域

本发明属于电离层异常分析领域，涉及一种雷电与电离层TEC异常时间相关性分析方法。

背景技术

雷电是地球底层大气中超长距离的强放电过程，其在千分之几到十分之几秒的放电过程中产生的能量可达到数十亿到上千亿瓦特，温度为1万～2万摄氏度。雷电产生的大峰值电流、强电磁辐射和冲击波等物理效应会对电离层的形态产生重要影响，引发电离层剧烈扰动。

国内外众多学者通过VLF、HAIL及数值模式等多种技术手段对雷电与电离层的关系进行了深入研究，证实雷电能够对电离层D层、E层和F层产生重要影响，引起电子密度、廓线等参量剧烈变化的电离层扰动。

电离层总电子含量(Total Electric Content，TEC)是表征电离层的一个重要参量，其具体含义为：底面单位面积对应的整个GPS信号传播路径的柱体中所包含的总电子数，单位是TECU，即10¹⁶个电子/m²。

1998年，国际IGS组织专门成立电离层工作组，利用全球分布的GNSS观测站数据建立了全球格网电离层模型(Global Ionospheric Map，GIM)。GIM是以TEC为参量对全球电离层状态进行描述的实时电离层模型，以IONEX数据格式(Ionospheric Exchange Format)向全球用户发户免费发布，是电离层研究的宝贵资源。

发明内容

本发明的目的是提出一种利用GIM数据分析雷电与电离层TEC异常时间相关性的方法，将有效扩展GIM数据的应用领域，并为雷电与电离层相关性研究提供一种新的技术手段。该方法计算简单，能够方便、快捷地通过编程实现雷电与电离层TEC异常相关性的分析，具有较高的科研和应用价值。

本发明的上述目的是通过下面的技术方案得以实现的：

一种雷电与电离层TEC异常时间相关性分析方法，包括以下步骤：

(1)雷电数据分析：

雷电发生的时间和位置具有随机性，需要对雷电的发生位置、时间进行统计，找出研究的具体时间和具体位置；具体包括：

第一步，根究研究目标区域内雷电发生的时间，按月份统计每月雷电发生的次数，依据每月雷电发生的次数，分析雷电的月分布状况；

第二步，根据雷电的位置信息，分地区对雷电进行统计，依据不同地区雷电的发生次数，分析雷电的区域分布状况；

第三步，根据雷电发生的时间，将目标研究月份的数据按天进行统计，确定当月中每天雷电发生的次数；依据每天雷电发生的次数，分析雷电的日分布状况；

(2)太阳与地磁活动状况分析：

电离层活动主要受太阳和地磁活动影响，在太阳和地磁活动相对平静的条件下，电离层在一段时间不会有太大变化；收集磁情指数Dst指数和地磁活动指数Kp指数，分析太阳与地磁活动状况；

(3)确定分析时段、分析区域：

根据太阳与地磁活动平静状况，对比(1)中雷电的月分布、区域分布及日分布状况，确定雷电活动频繁日，并根据以下三个条件确定分析时段和分析区域；三个条件具体为：