地球电子外辐射带的数据同化建模与分析

摘要：

地球电子外辐射带对太阳与地磁活动呈现高度动态变化的响应,了解外辐射带的全球动态变化过程对于近地空间粒子辐射环境的理解认知和预测预报具有重要意义.基于卡尔曼滤波数据同化方法,本文利用范阿伦A星、B星和GOES-13和GOES-15四颗卫星的辐射带电子观测数据,分别利用三种不同维度的辐射带物理模型,将观测结果与数值结果有机融合,对2013年3月地球外辐射带电子通量的径向分布与变化进行数据同化分析.结果表明,考虑了磁层波动与辐射带电子共振作用引起的径向扩散、投掷角扩散以及能量扩散过程的三维同化模型可有效、合理地重现外辐射带电子通量的径向分布.本文进一步利用该三维同化模型对2013年一整年外辐射带电子的相空间密度分布进行重构与分析,得到了不同绝热不变量和不同地磁活动条件下电子辐射带的时空演化过程,从而为深入理解外辐射带电子的变化过程和动力学机制提供了强有力信息.通过分析同化过程中的新息矢量以及度量同化过程中观测数据在多大程度上修改了物理模型结果,还有助于定量分析现有辐射带物理模型中的源项和损失项的相对贡献以及可能忽略的物理机制或过程.

关键词：范艾伦卫星、GOES卫星、地球电子外辐射带、多维数据同化、电子相空间密度

所属期刊栏目：64

分类号：P353(空间物理)

资助基金：国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;国家自然科学基金;中国科学院战略性先导科技专项;国家科技重大专项;国家科技重大专项;国家科技重大专项;中国博士后科学基金;中国博士后科学基金;博士后创新人才支持计划

在线出版日期：2021-05-31（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共12页

页码：1496-1507