電離層數(shù)據(jù)同化是指將零散分布的電離層多源觀測(cè)數(shù)據(jù)融合到背景模式當(dāng)中，使背景場(chǎng)與觀測(cè)值相互匹配，從而建立既包含內(nèi)在物理過(guò)程，又反映真實(shí)觀測(cè)的電離層模型的重要方法。數(shù)據(jù)同化可以有效彌補(bǔ)觀測(cè)的時(shí)空局限和背景模型的精度偏差，是電離層空間天氣現(xiàn)報(bào)預(yù)報(bào)領(lǐng)域的研究重點(diǎn)之一。
中國(guó)科學(xué)院國(guó)家空間科學(xué)中心空間環(huán)境研究預(yù)報(bào)室阿爾察、劉四清、黃文耿等研究人員綜合利用地基GNSS數(shù)據(jù)和天基COSMIC掩星觀測(cè)數(shù)據(jù)，使用國(guó)際參考電離層IRI作為背景場(chǎng)，采用卡爾曼濾波、三維變分等同化方法，針對(duì)中國(guó)及周邊區(qū)域構(gòu)建了電離層總電子含量（TEC）和三維電子密度高精度高分辨率數(shù)據(jù)同化模型。其中，電離層TEC地圖的時(shí)空分辨率可達(dá)1o×1o×5分鐘，電子密度分布的時(shí)空分辨率可達(dá)到2o×2o×50km×5分鐘。同化結(jié)果分別與實(shí)測(cè)GPS TEC、電離層測(cè)高儀數(shù)據(jù)、其他國(guó)際機(jī)構(gòu)（如CODE、MIT Madrigal Database）的TEC產(chǎn)品、猶他州立大學(xué)的全球電離層觀測(cè)同化模型（GAIM）等分別進(jìn)行了對(duì)比驗(yàn)證。分析結(jié)果表明，該模型精度較高，算法合理可行，可為電離層空間天氣現(xiàn)報(bào)預(yù)報(bào)，衛(wèi)星導(dǎo)航、雷達(dá)成像等空間環(huán)境應(yīng)用提供精確有效的電離層信息，具有較為重要的科學(xué)和工程意義。
以上研究工作發(fā)表在美國(guó)地球物理聯(lián)合會(huì)（AGU）的學(xué)術(shù)期刊Space Weather和Journal of Geophysical Research: Space Physics上。
圖1：地基GNSS臺(tái)站及星下點(diǎn)覆蓋范圍（左）；COSMIC掩星事件全球分布示例（右）
圖2：數(shù)據(jù)同化模型結(jié)果示例：電子密度剖面圖（上）；電離層TEC日變化地圖（下）
