在磁暴期間輻射帶中的高能電子通量經(jīng)常會(huì)急劇的增加,這種現(xiàn)象被稱為高能電子增強(qiáng)事件。高能電子具有極強(qiáng)的穿透力,嚴(yán)重危害航天器的安全。地球同步軌道位于赤道上方距離地心6.6Re處,這個(gè)區(qū)域運(yùn)行著幾百顆應(yīng)用衛(wèi)星,同時(shí)也是外輻射帶的外邊緣,其中充滿了能量高達(dá)Me V的電子。因此建立一個(gè)可靠的同步軌道電子通量模型,預(yù)報(bào)高能電子事件,就能提前采取有效措施,降低高能電子對(duì)航天器造成的危害。高時(shí)間分辨率的電子通量模型既有理論價(jià)值又有應(yīng)用價(jià)值。理論上,它能檢驗(yàn)各種電子加速機(jī)制的正確性;應(yīng)用上,它能夠根據(jù)最近的電子通量波動(dòng)狀況及時(shí)有效地預(yù)警高能電子事件。而現(xiàn)有的預(yù)報(bào)模型主要是針對(duì)高能電子的日均值通量,很少討論電子的5min均值通量。本文以此為背景提出了一種基于經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(EOF)方法的地球同步軌道高能電子通量5min均值預(yù)報(bào)模型。模型首先對(duì)能量大于2Me V電子通量的5min均值數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,提取出表征電子通量的世界時(shí)變化特征的EOF函數(shù)。然后以太陽(yáng)風(fēng)參數(shù)及地磁指數(shù)為因子利用卡爾曼濾波方法動(dòng)態(tài)地?cái)M合后一天的電子通量的EOF系數(shù)。最后結(jié)合EOF基函數(shù)給出后一天里能量大于2Me V電子通量的5min均值預(yù)報(bào)。對(duì)2003年1月至2006年6月的樣本測(cè)試結(jié)果表明,本文的模型可以重構(gòu)出電子通量的真實(shí)變化及高能電子增強(qiáng)事件期間的電子通量波動(dòng)情況。模型能給出較好的5min均值通量預(yù)報(bào),其在不同世界時(shí)內(nèi)的平均預(yù)報(bào)效率為67%,最高預(yù)報(bào)效率為75%。結(jié)果表明本文基于經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)方法的模型可以給出高時(shí)間分辨率的電子通量預(yù)報(bào)。
【學(xué)位單位】：中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2016
【中圖分類(lèi)】：P353
【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景和意義
    1.2 高能電子預(yù)報(bào)模式的研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的研究?jī)?nèi)容和結(jié)構(gòu)
第2章 輻射帶中的電子
    2.1 帶電粒子在磁場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)和絕熱不變量
    2.2 電子通量的變化規(guī)律
        2.2.1 電子的生成
        2.2.2 電子的加速
        2.2.3 電子的損失
        2.2.4 電子的輸運(yùn)
    2.3 高能電子在磁暴期間的加速理論
        2.3.1 外源模式
        2.3.2 內(nèi)源模式
    2.4 地球同步軌道模式
        2.4.1 線性濾波模型
        2.4.2 卡爾曼濾波模型
        2.4.3 徑向擴(kuò)散模型
        2.4.4 Low-E模型
    2.5 小結(jié)
第3章 建模方法
    3.1 經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)(EOF)分析
        3.1.1 經(jīng)驗(yàn)正交函數(shù)分析的基本理論
        3.1.2 二維經(jīng)驗(yàn)正交展開(kāi)的例子
    3.2 多元線性回歸
    3.3 正交最小二乘法
        3.3.1 最小二乘算法的幾何意義
        3.3.2 正交最小二乘算法
    3.4 卡爾曼濾波技術(shù)
    3.5 小結(jié)
第4章 電子通量 5MIN均值模型的研究
    4.1 電子通量數(shù)據(jù)的EOF分析
    4.2 電子EOF系數(shù)擬合因子的選取
    4.3 電子通量EOF系數(shù)的卡爾曼濾波擬合
    4.4 模型預(yù)報(bào)結(jié)果
        4.4.1 長(zhǎng)期預(yù)報(bào)結(jié)果
        4.4.2 高能電子事件預(yù)報(bào)結(jié)果
        4.4.3 預(yù)報(bào)結(jié)果評(píng)估
    4.5 小結(jié)
第5章 結(jié)論和展望
參考文獻(xiàn)
發(fā)表文章目錄
致謝

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本文編號(hào)：2843453