白谱法在电离层扰动研究中的应用

赵瑜馨，王劲松，陈 洲，毛 田，于澜涛

（1.北京卫星环境工程研究所，北京 100094；2.中国气象局国家空间天气监测预警中心，北京 100081；3.南昌大学空间科学与技术研究院，南昌 330031）

0 引言

电离层是日地空间重要的组成部分，由于处于复杂的耦合系统当中，呈现出复杂、多尺度、不规则的变化特征[1-7]。电离层受到太阳活动控制呈现出周期性的变化（包括11年太阳活动周变化、季节变化、日变化等），而爆发性太阳活动如耀斑、日冕物质抛射、高能质子事件等能够激发地磁扰动及非周期的电离层扰动，形成电离层暴[8-9]。同时，剧烈的低层大气活动（如台风、暴雨、雷电以及由火山、地震等引起的大气变化等）[10-14]也能够显著影响电离层行为。因此，将电离层扰动从背景中分离出来一直是电离层扰动研究及电离层天气预警预报业务中的重点和难点。准确反映电离层天气状态及扰动变化，不仅有利于研究和解释电离层中多种现象和机制，还对保障通信、导航、航天测控等系统可靠运行有十分重要的意义。

自20世纪50年代，一些研究者借鉴太阳地磁指数的构建方法，尝试建立电离层天气与扰动源之间的定量关系并构建电离层指数，如电离层T 指数、W 指数[15-18]。传统的电离层扰动提取方法包括月中值法（monthly median method,MMM）和27天滑动月中值法（27 day running median centered method,RMC）属于中值滤波方法，能够获得平稳光滑的周期电离层背景，被广泛运用于电离层各个领域[19-20]，包括国际参考电离层（international reference ionosphere）[21-23]、高频月中值预测软件（ASAPS、VOACAP、LOCAPI）[24]等。而MMM/RMC及改进的相关方法由于自身的缺陷，对于大于平滑窗口的周期变化表现出惰性，因而不能准确反映电离层的背景[25-26]。……