地質地球所采用EOF分解技術對電離層參量進行全球建模

　　電離層是近地空間環境中的重要圈層，它是大多數空間飛行器運行軌道所在的區域。電離層對無線電波會產生折射、反射、吸收以及穿透等效應，因而它對衛星通信、導航、定軌、定位等有著重要的影響。在許多科研和實際應用中都要用到電離層經驗模型，因此電離層參量的經驗建模技術研究具有重要的學術意義與應用價值。

　　電離層F2層峰高參量hmF2是各種電離層參量中最為關鍵的重要參量之一。歷史上，由于hmF2觀測資料非常缺乏，其值通常是通過它與電離層傳播因子M(3000)F2參量之間的經驗關系式計算得到。在實際應用中，計算hmF2值時用到的M(3000)F2之值一般由目前國際上通用的CCIR-M(3000)F2全球模型提供，這也是國際參考電離層（IRI）模型中所采用的方法。但近年來的一些研究結果表明，CCIR-M(3000)F2全球模型與實際觀測結果存在顯著差異，特別是在低緯和赤道地區。因此國際參考電離層組織特意倡導開展改進M(3000)F2全球模型或對hmF2參量直接建模的研究工作。

　　中科院地質與地球物理研究所地磁與空間物理研究室電離層物理學科組張滿蓮副研究員等人采用經驗正交函數（EOF）分解與諧波函數和回歸分析相結合的方法，嘗試對M(3000)F2和hmF2參量進行全球經驗建模技術研究。他們利用分布于全球的所有可用的電離層垂測臺站長期積累的歷史觀測資料，嘗試了采用三種不同的EOF分解技術，建立M(3000)F2和hmF2參量的全球模型。所建模型包含了M(3000)F2和hmF2參量隨地理位置、地方時、季節以及太陽周活動水平的變化。他們采用獨立年份（不同于建模所用數據的年份）的觀測數據對三種不同的建模方法所建的模型進行了有效性檢驗。結果表明，無論是太陽活動低年還是高年所建模型都能較好地再現觀測結果。對模型計算結果與實際觀測數據進行統計分析的結果表明，三種不同的建模方法所建的全球模型與實際觀測結果的符合程度均高于現有版本國際參考電離層所用模型與實際觀測結果的符合程度。

　　該研究成果近期發表在國際空間物理領域權威刊物Advances in Space Research（Zhang et al. Evaluation of Global Modeling of M(3000)F2 and hmF2 Based on Alternative Empirical Orthogonal Function Expansions. Advances in Space Research, 2010, 46(8): 1024-1031）。

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