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大磁暴期间TIEGCM模式和champ卫星热层大气密度扰动特性的统计研究

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地球物理学报 2015年第3期58卷 709-720页

作者：李嘉巍吴媛张效信王文斌周率国家空间天气监测预警中心北京100081 航天飞行动力学技术重点实验室北京100094 High Altitude Observatory National Center for Atmospheric Research

本文统计分析了2001—2005年的39次大磁暴事件(Dst<-100nT)期间TIEGCM模式和champ卫星大气密度数据.研究结果表明,模式结果与实测数据具有较好的一致性,但仍存在一定的偏差.大气密度及增量与SYM-H指数相关性较好,并且随纬度、光照条件... 详细信息

本文统计分析了2001—2005年的39次大磁暴事件(Dstchamp卫星大气密度数据.研究结果表明,模式结果与实测数据具有较好的一致性,但仍存在一定的偏差.大气密度及增量与SYM-H指数相关性较好,并且随纬度、光照条件和地磁活动水平变化.模式低估了磁暴期间大气密度的增幅,特别是在地磁活动水平较强时模式与实测的偏差较大.模式的偏差在高纬地区高于低纬地区,日侧高于夜侧.Dst指数越低,偏差越大,而当Dst指数低于-150nT以后,绝对偏差和相对偏差变化不明显.

关键词：热层大气密度磁暴 TIEGCM模式 champ卫星统计分析

极光电激流的地方时和季节变化特性研究:champ卫星观测

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地球物理学报 2021年第11期64卷 3870-3881页

作者：仲云芳王慧郑志超何杨帆张科灯孙璐媛高洁武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430072

极光电激流是极区电流系的重要组成部分.本文利用champ卫星10年的高精度标量磁场数据研究了极光电激流的地方时和季节变化特征,并对卫星与地面台站观测到的极光电激流进行了对比分析.结果表明,日侧极光电激流主要受太阳辐射的影响,而夜... 详细信息

极光电激流是极区电流系的重要组成部分.本文利用champ卫星10年的高精度标量磁场数据研究了极光电激流的地方时和季节变化特征,并对卫星与地面台站观测到的极光电激流进行了对比分析.结果表明,日侧极光电激流主要受太阳辐射的影响,而夜侧极光电激流主要受亚暴的影响.极光电激流具有明显的年、半年变化特征.夏季东向电激流和日侧西向电激流强于冬季,而夜间西向电激流冬季强于夏季.东向电激流和日侧的西向电激流在两至点增强,夜侧的西向电激流则在两分点增强.西向电激流与AL、SML指数有较好的相关性,东向电激流与SMU指数有较好的相关性,而与AU指数有一定差异,这与地磁台站的有效探测范围有关.

关键词：极光电激流极光活动指数亚暴 champ卫星

基于champ卫星与三维Taylor多项式模型的区域地磁建模研究

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地球物理学报 2015年第9期58卷 3121-3132页

作者：蒋勇姜乙冯彦刘宝嘉傅帅常德张鹏飞江涛南京信息工程大学空间天气研究所南京210044 中国科学院空间天气学国家重点实验室北京100190

利用champ卫星矢量和标量地磁测量数据,通过三维Taylor多项式模型建立了2010.0年中国及邻近地区在300km高度附近的X、Y、Z和F分量的三维磁场模型.为了比较验证所建模型,分析了其与Taylor多项式模型(二维模型)不同截断阶数所对应的均方偏... 详细信息

利用champ卫星矢量和标量地磁测量数据,通过三维Taylor多项式模型建立了2010.0年中国及邻近地区在300km高度附近的X、Y、Z和F分量的三维磁场模型.为了比较验证所建模型,分析了其与Taylor多项式模型(二维模型)不同截断阶数所对应的均方偏差(RMSE)、残差及分布等.结果表明,三维模型每一阶的RMSE和残差绝对值的平均值均要比二维模型的小约45%.由于采用了系数完全展开的建模方式,三维模型的系数数量约为二维模型的2倍,三维模型较低的截断阶数可以反映更多的地磁信息.本研究中的5阶三维Taylor模型基本可达到8阶Taylor模型的精度.两种模型绘制的地磁场及残差分布有较好的一致性.

关键词：地磁模型三维Taylor多项式模型 champ卫星均方偏差

基于champ卫星与地面矢量数据联合建立中国地磁模型

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地球物理学报 2017年第7期60卷 2522-2533页

作者：冯彦孙涵蒋勇安振昌姜乙刘宝嘉黄娅张华武业文南京信息工程大学数学与统计学院空间天气研究所南京210044 中国科学院空间天气学国家重点实验室北京100190 内蒙古新天元防灾减灾研究所呼和浩特010051 中国科学院地质与地球物理研究所北京100029

首先对地面台站以及champ卫星的矢量磁测数据进行预处理,结合12个子午工程台站最新的磁测数据,并利用第十二代国际地磁参考场模型(IGRF12)对不同数据归算至统一时间点,再结合第四代地磁场综合模型(CM4)计算并移除主磁场、磁层磁场、电... 详细信息

首先对地面台站以及champ卫星的矢量磁测数据进行预处理,结合12个子午工程台站最新的磁测数据,并利用第十二代国际地磁参考场模型(IGRF12)对不同数据归算至统一时间点,再结合第四代地磁场综合模型(CM4)计算并移除主磁场、磁层磁场、电离层磁场、感应磁场及较为微弱的环形场,最后通过球冠谐(SCH)模型联合建立了中国地区岩石圈磁场(地磁要素X、Y、Z和总强度F)的球冠谐模型(SCH2000),结合IGRF12得到了中国地磁模型(CGRF2000).建模同时考虑了测点数据海拔高度的影响,并讨论了截断阶数的选取以及边界效应的控制问题.通过比较均方偏差(RMS),认为8阶SCH2000模型可较好地反映中国地区岩石圈磁场,其分布与SCH1936、CM4以及Taylor多项式模型具有一定的相似性.从位置和强度来看,SCH2000模型所反映的岩石圈磁场更为准确,而与CM4存在一定差异,除了测点不同,截断阶数也是原因之一.通过验证,SCH2000模型各要素随高度的变化与CM4模型较为一致,所建立的CGRF2000与IGRF12模型的分布也较为相似.

关键词：地磁场联合建模球冠谐模型子午工程 champ卫星 CM4 IGRF12

champ卫星时代全球岩石圈磁场模型的近似误差估计

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地球物理学进展 2016年第4期31卷 1419-1431页

作者：杜劲松陈超王林松中国地质大学(武汉)地球物理与空间信息学院地球内部多尺度成像湖北省重点实验室武汉430074 中国科学院测量与地球物理研究所大地测量与地球动力学国家重点实验室武汉430077

岩石圈磁场模型的误差估计是地磁导航、定量地球物理与地质解释的重要基础.本文基于统计学观点,将由champ卫星磁测数据构建的系列具有代表性的全球岩石圈磁场模型视为随机观测信号,对其在球谐域与空间域分别进行平均值与标准差的统计分... 详细信息

岩石圈磁场模型的误差估计是地磁导航、定量地球物理与地质解释的重要基础.本文基于统计学观点,将由champ卫星磁测数据构建的系列具有代表性的全球岩石圈磁场模型视为随机观测信号,对其在球谐域与空间域分别进行平均值与标准差的统计分析,得到champ卫星时代全球岩石圈磁场模型的球谐域与空间域近似误差水平、误差分布特征、不同类型磁场分量之间的误差比例关系以及全球岩石圈磁场能量与误差水平随高度的衰减特征.本文所提的误差估计方法与结果,尽管存在一定的近似,但是可以为估计与了解岩石圈磁场模型在球谐域与空间域的误差水平与分布特征提供参考资料与定量依据.

关键词： champ卫星全球岩石圈磁场模型卫星磁测近似误差估计

2003年11月超强磁暴热层大气密度扰动及其与焦耳加热和环电流指数的关系——champ卫星观测

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地球物理学报 2007年第4期50卷 986-994页

作者：周云良马淑英 Luhr H. 王慧党戈武汉大学电子信息学院地球空间环境与大地测量教育部重点实验室武汉430079 德国地球科学研究中心 potsdam14473

本文利用champ卫星加速度仪测量数据,计算和分析2003年11月20～21日大磁暴期间大气质量密度扰动的全球分布特征;研究暴时变化与极区大尺度对流引起的全球焦耳加热总功率及环电流指数SYM-H之间的关系.结果表明,磁暴期间400km高度上热层... 详细信息

本文利用champ卫星加速度仪测量数据,计算和分析2003年11月20～21日大磁暴期间大气质量密度扰动的全球分布特征;研究暴时变化与极区大尺度对流引起的全球焦耳加热总功率及环电流指数SYM-H之间的关系.结果表明,磁暴期间400km高度上热层大气质量密度大幅度上升,NRLMSISE-00模式预测值与此相比有很大差别;暴时大气密度的增大存在昼/夜半球不对称性:白天强于夜晚,且白天随纬度的分布呈现出比较复杂的图像,在赤道附近和南半球中低纬区(10°N～50°S)大气密度增大较强,并呈双峰分布,两个峰分别位于0°和45°S,另外在极区也出现大气密度扰动的局部极大,而在夜晚,大气密度变化南北半球比较对称,在赤道低纬区大气密度增大较强;互相关分析表明,中低纬区大气密度变化滞后于全球焦耳加热总功率3～7h,滞后于环电流指数(SYM-H)0～3h,与二者存在很强的相关,表明极区焦耳加热和赤道环电流过程对暴时热层大气密度扰动有重要影响.

关键词：热层大气质量密度 champ卫星磁暴焦耳加热环电流指数

亚暴期间电离层场向电流的分布特征--champ卫星观测

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地球物理学报 2010年第6期53卷 1256-1262页

作者：王慧毛丹丹马淑英 H. Luehr 武汉大学电子信息学院空间物理系武汉430079 中国科学院空间天气学国家重点实验室北京100190 Helmholtz Centre Potsdam- GFZ German Research Center for GeosciencesD-14473 PotsdamGermany

场向电流在不同的等离子体区之间传递能量、动量和质量,是磁层与电离层之间的关键耦合过程.本文利用champ卫星高精度的空间磁场测量数据,研究亚暴期间极区电离层场向电流的统计学分布特征.研究表明场向电流的大小与所在位置呈现明显的... 详细信息

场向电流在不同的等离子体区之间传递能量、动量和质量,是磁层与电离层之间的关键耦合过程.本文利用champ卫星高精度的空间磁场测量数据,研究亚暴期间极区电离层场向电流的统计学分布特征.研究表明场向电流的大小与所在位置呈现明显的日夜和晨昏不对称性,具体为:(1)场向电流的大小与亚暴极光电急流指数(AL)密切相连,AL愈大,电流愈强,亚暴期间电流强度相对平静期来说可增加约5倍,昏侧和夜侧电流强度与AL指数的相关性较好,晨侧和白天侧两者相关性较差;(2)电流的峰值密度所在位置与AL指数的相关性不高,昏侧电流所处纬度低于晨侧,而夜晚电流所处纬度低于白天侧.

关键词：亚暴极区电离层场向电流 champ卫星

champ卫星加速度计标校参数序列的谱分析

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空间科学学报 2005年第2期25卷 143-148页

作者：徐天河杨元喜西安测绘研究所西安710054

给出了利用能量守恒方法求定champ卫星加速度计标校参数的基本原理和算法.对2001年8 月-2003年12月共约两年半的champ卫星加速度计数据进行了标校,导出了尺度、偏差和偏差漂移参数的时间序列,分别采用最小二乘谱分析和抗差谱分析对这... 详细信息

给出了利用能量守恒方法求定champ卫星加速度计标校参数的基本原理和算法.对2001年8 月-2003年12月共约两年半的champ卫星加速度计数据进行了标校,导出了尺度、偏差和偏差漂移参数的时间序列,分别采用最小二乘谱分析和抗差谱分析对这些时间序列进行了分析.结果表明,尺度、偏差和偏差漂移参数都有明显的周期变化,但各主周期项略有差异.尺度的主周期是441 d、220 d、126 d和13.4 d 的周期变化,其中220d和441d的周期变化的贡献相对较大.偏差中有明显的220d、126d和13.4d周期变化,各周期变化的贡献几乎相当;偏差漂移的主周期是220 d、 13.4 d和9 d的周期变化,其中13.4 d 的周期变化最为显著,几乎比其他周期项变化高出一个数量级.另外尺度和偏差参数还有明显的长期变化,而偏差漂移参数的长期变化不明显.

关键词：地球重力场模型时间序列抗差谱 champ卫星加速度计漂移参数

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利用SLR检核champ卫星轨道

武汉大学学报（信息科学版） 2005年第1期30卷 38-41页

作者：秦显平焦文海程芦颖霍立业西安测绘研究所西安市雁塔路中段1号710054

初步研究了利用SLR检核champ卫星轨道的方法。采用 2 0 0 2年 1月 1日到 16日的SLR观测数据对GFZ提供的事后科学轨道进行了检核实验 ,实验结果表明 ,GFZ事后科学轨道没有明显的系统偏差 ,其精度优于 10cm。

关键词：激光测距 champ卫星卫星轨道