[发明专利]一种基于垂直探测数据修正等效风场的方法

说明书

本发明公开了一种基于垂直探测数据修正等效风场的方法，包括如下步骤：步骤1，调试电离层物理模型和中性风模型；步骤2，下载t时刻电离层垂直探测电离图，反演得到t时刻电离层参数；步骤3，下载物理模型输入参数；步骤4，按照电离层物理模型输入参数格式，计算电离层；步骤5，计算系数α：步骤6，计算差值，步骤7，推算t+Δt时刻输入电离层物理模型所需等效风场U（t+Δt），步骤8，计算t+Δt时刻电离层参数。本发明所公开基于垂直探测数据修正等效风场的方法，经过对电离层物理模型驱动因素中性风场的修正，能够使输出结果更加接近实际，显著提高模型计算精度。

技术领域

本发明属于电离层环境预报领域，特别涉及该领域中的一种基于垂直探测数据修正等效风场的方法。

背景技术

电离层是空间环境探测与研究中极为重要的区域，在空间工程、空间应用及空间环境的利用与开发中一直受到特别关注。电离层中存在足够的由于太阳辐射而离化的电离气体成分，以至于它能影响绝大部分波段的无线电波的传播特性，是影响空间信息链路畅通的重要环节。因此，对电离层状态的精确现报预报意义重大。

基于数值方法和计算技术，考虑大量物理、化学过程，通过连续性方程、动量方程及能量方程，物理模型可以模拟复杂的物理、化学过程，获得电离层状态参量如密度、速度、温度的时空分布。相比于经验模型，物理模型不依赖观测数据，能够从理论上洞察何种因素影响电离层的变化。然而，模型模拟结果受到多种因素影响，包括太阳辐射通量、中性成分密度、温度、风、电场等等，这些驱动因素均由经验模型给定，必然对计算结果带来误差。另外，理论模型不可能全面准确地考虑电离层当中的物理化学过程及扰动情况，再加上边界条件和初始条件的不确定性，及数值方法带来的误差，理论模型给出的结果往往与实际情况有很大偏差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题就是针对电离层物理模型受驱动因素影响，模拟精度不高的问题，提供一种基于垂直探测数据修正等效风场的方法。

本发明采用如下技术方案：

一种基于垂直探测数据修正等效风场的方法，其改进之处在于，包括如下步骤：

步骤1，调试电离层物理模型和中性风模型HWM14；

步骤2，下载t时刻电离层垂直探测电离图，反演得到t时刻电离层参数：F2层峰值高度hmF2_ionosonde(t)；

步骤3，下载物理模型输入参数，包括太阳活动指数F107、地磁活动指数AP；

步骤4，按照电离层物理模型输入参数格式，输入日期、时间、经纬度、太阳活动指数、地磁活动指数，利用HWM14计算的中性风场U_HWM14(t)信息，计算电离层hmF2_model(t)；

步骤5，其他输入参数不变，改变电离层物理模型输入参数中性风场，输入U₁(t)计算得到hmF2₁(t)；输入U₂(t)计算得到hmF2₂(t)，根据以下公式计算系数α：

步骤6，计算HWM14风场与电离层物理模型计算所需等效风场的差值ΔU，计算方法如下：

步骤7，推算t+Δt时刻输入电离层物理模型所需等效风场U(t+Δt)，计算方法如下：

U(t+Δt)＝U_HWM14(t+Δt)+ΔU

步骤8，将步骤7中计算得到的U(t+Δt)作为物理模型输入参数，计算t+Δt时刻电离层参数。

本发明的有益效果是：