[发明专利]一种雷电与电离层TEC异常时间相关性分析方法

摘要

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(latmean、lonmean)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。

主权项

1.一种雷电与电离层TEC异常时间相关性分析方法，其特征在于，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：第一条，太阳与地磁活动平静；第二条，雷电活动频繁日；第三条，分析区域内，雷电活动频繁日前15天，雷电活动相对平静；(4)雷电相关参数统计：雷电发生的位置具有很强的随机性，根据(3)中确定的雷电活动频繁日，统计该天每分钟雷电的次数n、每分钟雷电的最大强度kmax和每分钟雷电的平均强度kmean；将雷电活动频繁日，所有雷电的纬度、经度分别取平均值得到分析点纬度latmean，经度lonmean；(5)GIM数据获取；目前，IGS下属共有5个电离层分析中心，分别是：CODE、ESOC(European Space Operations Center ofESA)JPL、NRCan(Natural Resources Canada)、UPC(Technical University of Catalonia)；各分析中心分别用各自的算法计算GIM，由IGS网站进行发布；根据目标日期，计算年积日；根据年积日，从IGS网站获取目标天及目标天之前15天共16天GIM数据；(6)计算分析点电离层TEC序列值k＝1…16表示相对于分析日的天数，j＝0:00…24:00表示1天中的时刻；第一步，根据公式(1)、(2)分别计算纬度latmean、经度lonmean对应的格网值latno、lonno；latno＝fix((87.5‑latmean)/2.5)+1   (1)lonno＝fix((‑180‑lonmean)/5)+1   (2)公式(1)和公式(2)中，fix表示取整；第二步，依据lat_no、lon_no，获取k天、j时刻，纬度lat_mean、经度lon_mean对应的周围四个点TEC值，分别用和表示；第三步，根据公式(3)、(4)计算纬度latmean，经度lonmean点对应的差值系数S1和S2；S1＝(latmean‑(87.5‑(latno‑1)×2.5))/2.5   (3)S2＝(lonmean‑((lonno‑1)×5‑180))/5   (4)第四步，根据公式(5)计算k天，j时刻分析点纬度lat_mean，经度lon_mean对应的值；(7)计算k天、j时刻点(lat_mean、lon_mean)电离层序列的上下限需按天、分时刻计算点(lat_mean、lon_mean)电离层序列的上和下限第一步，对k天，所有时刻分析点电离层TEC序列按从小到大或从大到小进行排序；第二步，把k天排序后的序列四等分，第一个等分值用表示，第二个等分值用表示，第三个等分值用表示，第四个等分值用表示；第三步，根据公式(6)和(7)，计算k天序列的上限和下限(8)计算k天，各时刻电离层异常状况如果则表示正常；如果则表示正异常；如果则表示负异常；(9)k天，雷电与电离层TEC异常时间相关性分析；根据k天，电离层TEC异常和雷电发生的重合时段，雷电的发生时段，分析k天雷电和电离层TEC异常时间相关性；设定y为电离层TEC异常和雷电发生的重合时段、x为雷电的发生时段，时段以小时为单位，根据公式(8)计算k天，电离层TEC异常与雷电时间相关性R；R＝x/y×100％   (8)。