基于等离子体GCPM模型对电离层薄壳模型高度的仿真研究

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• 作者：郭佳鹏张东和郝永强肖佐
• 会议时间：2014-06-01
• 关键词：电离层 ; 薄壳模型高度 ; 总电子含量 ; 仿真计算 ; 等离子体模型
• 作者单位：北京大学空间物理与应用技术研究所,北京 100871
• 母体文献：2014年子午工程数据处理与科学分析专题研讨会论文集
• 会议名称：2014年子午工程数据处理与科学分析专题研讨会
• 会议地点：黑龙江漠河
• 主办单位：中国空间科学学会
• 语种：chi

摘要

在基于GPS数据提取电离层总电子含量(TEC)的过程中,电离层薄壳高度的选择对解算电离层垂直TEC的精度有很大的影响.但由于不可能获得一个真实的从电离层D层到GPS卫星高度的电子密度剖面,关于电离层薄壳高度的选择一直是基于GPS数据解算电离层TEC方法中关注的一个问题.本文利用等离子体GCPM模型,对太阳活动高年(2002)和太阳活动低年(2008)情况下电离层有效薄壳高度的选择进行了仿真计算.结果表明,最佳的薄壳高度在2002年为560 km,而在2008年为695 km.通过对全球八个具有代表性地点的仿真计算,揭示了有效薄壳高度更复杂的变化特点.在白天,最佳薄壳的高度变化不大(500 km至750 km);但在夜晚,最佳薄壳高度变化范围很大,甚至可以超过2000 km.此外,本文还对不同卫星仰角的情况下斜向TEC转换为垂直TEC的误差进行了分析,结果表明:随着卫星仰角的增加,薄壳模型带来的转换误差基本上是单调减少的.因而,在实际应用中,尽可能地采用大仰角的卫星数据有助于提高解算的电离层垂直TEC的精度.最后,对全球不同地点的电离层TEC的仿真研究表明,在电子密度水平梯度较大的地区,应用电离层薄壳模型时会导致电子密度较高处的TEC被高估,而电子密度较低处的TEC被低估,在分析基于GPS数据提取的电离层TEC空间变化时要认识到这一点.