[發明專利]一種雷電與電離層TEC異常時間相關性分析方法

有效

• 申請號: 201810519194.4
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108982974B
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 王新志;柯福陽;孫慧莉
• 申請（專利權）人: 南京信息工程大學
• 主分類號: G01R29/08
• 分類號: G01R29/08;G01S19/07
• 代理公司: 南京匯盛專利商標事務所(普通合伙) 32238
• 代理人: 張立榮;趙超

本發明公開了一種雷電與電離層TEC異常時間相關性分析方法，包括以下步驟：(1)雷電數據分析；(2)太陽與地磁活動狀況分析；(3)確定分析時段、分析區域；(4)雷電相關參數統計；(5)GIM數據獲取；(6)計算分析點電離層TEC序列值(7)計算k天、j時刻點(lat_mean、lon_mean)電離層序列的上下限(8)計算k天，各時刻電離層異常狀況(9)k天，雷電與電離層TEC異常時間相關性分析。本發明提供的方法計算簡單，能夠方便、快捷地通過編程實現雷電與電離層TEC異常相關性的分析，具有較高的科研和應用價值。

技術領域

本發明屬于電離層異常分析領域，涉及一種雷電與電離層TEC異常時間相關性分析方法。

背景技術

雷電是地球底層大氣中超長距離的強放電過程，其在千分之幾到十分之幾秒的放電過程中產生的能量可達到數十億到上千億瓦特，溫度為1萬～2萬攝氏度。雷電產生的大峰值電流、強電磁輻射和沖擊波等物理效應會對電離層的形態產生重要影響，引發電離層劇烈擾動。

國內外眾多學者通過VLF、HAIL及數值模式等多種技術手段對雷電與電離層的關系進行了深入研究，證實雷電能夠對電離層D層、E層和F層產生重要影響，引起電子密度、廓線等參量劇烈變化的電離層擾動。

電離層總電子含量(Total Electric Content，TEC)是表征電離層的一個重要參量，其具體含義為：底面單位面積對應的整個GPS信號傳播路徑的柱體中所包含的總電子數，單位是TECU，即10¹⁶個電子/m²。

1998年，國際IGS組織專門成立電離層工作組，利用全球分布的GNSS觀測站數據建立了全球格網電離層模型(Global Ionospheric Map，GIM)。GIM是以TEC為參量對全球電離層狀態進行描述的實時電離層模型，以IONEX數據格式(Ionospheric Exchange Format)向全球用戶發戶免費發布，是電離層研究的寶貴資源。

發明內容

本發明的目的是提出一種利用GIM數據分析雷電與電離層TEC異常時間相關性的方法，將有效擴展GIM數據的應用領域，并為雷電與電離層相關性研究提供一種新的技術手段。該方法計算簡單，能夠方便、快捷地通過編程實現雷電與電離層TEC異常相關性的分析，具有較高的科研和應用價值。

本發明的上述目的是通過下面的技術方案得以實現的：

一種雷電與電離層TEC異常時間相關性分析方法，包括以下步驟：

(1)雷電數據分析：

雷電發生的時間和位置具有隨機性，需要對雷電的發生位置、時間進行統計，找出研究的具體時間和具體位置；具體包括：

第一步，根究研究目標區域內雷電發生的時間，按月份統計每月雷電發生的次數，依據每月雷電發生的次數，分析雷電的月分布狀況；

第二步，根據雷電的位置信息，分地區對雷電進行統計，依據不同地區雷電的發生次數，分析雷電的區域分布狀況；

第三步，根據雷電發生的時間，將目標研究月份的數據按天進行統計，確定當月中每天雷電發生的次數；依據每天雷電發生的次數，分析雷電的日分布狀況；

(2)太陽與地磁活動狀況分析：

電離層活動主要受太陽和地磁活動影響，在太陽和地磁活動相對平靜的條件下，電離層在一段時間不會有太大變化；收集磁情指數Dst指數和地磁活動指數Kp指數，分析太陽與地磁活動狀況；

(3)確定分析時段、分析區域：

根據太陽與地磁活動平靜狀況，對比(1)中雷電的月分布、區域分布及日分布狀況，確定雷電活動頻繁日，并根據以下三個條件確定分析時段和分析區域；三個條件具體為：