【摘 要】
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电离层作为日地空间环境的重要组成部分,其参数变化对很多无线电系统具有重要影响。本文针对极区电离层总电子含量（TEC:Total Electron Content）,建立了一种基于修正球谐函数的极区电离层TEC经验模型,并基于该模型分析了不同行星际磁场（IMF:Interplanetary Magnetic Field）分量对极区电离层TEC的影响。主要内容如下:首先,建立极区电离层TEC经验模型。
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电离层作为日地空间环境的重要组成部分,其参数变化对很多无线电系统具有重要影响。本文针对极区电离层总电子含量（TEC:Total Electron Content）,建立了一种基于修正球谐函数的极区电离层TEC经验模型,并基于该模型分析了不同行星际磁场（IMF:Interplanetary Magnetic Field）分量对极区电离层TEC的影响。主要内容如下:首先,建立极区电离层TEC经验模型。本文先参照极区电离层TEC的世界时（UT,Universal Time）变化特征,统计分析了极区网格划分方法。然后根据高阶球谐函数适合整球面建模的特性,在原有球谐函数模型的基础上引入“投影”函数将极区投影到一个假想的整球面,进而建立了一种基于修正球谐函数的极区电离层TEC经验模型。模型的零阶项是极区平均电离层TEC值,具有明显的UT变化特征,间接表明该模型在极区的适用性。最后,对模型进行了精度评估。本文通过平均绝对误差、均方根误差及它们的网格面积加权值这4个指标,将修正球谐函数模型分别与广义三角级数函数模型和低阶球谐函数模型进行了比较。结果表明:修正球谐函数模型的拟合效果优于低阶球谐函数模型和广义三角级数函数模型。其次,基于极区电离层TEC观测和修正球谐函数模型,讨论分析了行星际磁场（IMF）南北向分量和东西向分量对极区电离层的影响。研究结果表明:1)IMF南向时极区电离层TEC总体上高于IMF北向,且随UT变化不显著;IMF南向条件下极区电离层TEC高于北向时,其区域分布随磁纬度MLat呈“U”字型变化,在磁纬度78°附近达到最小值,63°和88°附近达到最大值;随磁地方时MLT也有显著变化:在日出和日落达到最小值,在正午时间达到最大值。当IMF南向条件下极区电离层TEC低于北向时,对应的网格数量随MLT的变化情况正好相反。2)IMF西向条件下极区电离层TEC高于东向和低于东向分别对应的网格数量随MLT的变化具有对称性,IMF西向条件下极区电离层TEC高于东向时,对应的网格数量在0～12MTL较小,在12～24MLT较大;而IMF西向条件下极区电离层TEC低于东向时,对应的网格数量变化情况正好相反。3)IMF南向时极区平均电离层TEC值高于IMF北向,而IMF东向和西向分量对极区平均电离层TEC值的影响不显著,且基本不随UT变化。这些与极区电离层物理过程有关。
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