一种太阳10.7cm射电流量中期预报方法技术

本发明专利技术公开了一种太阳10.7cm射电流量中期预报方法，包括获取目标区域对应的MgII的观测值参数和F10.7cm参数；通过MgII的观测值参数计算生成紫外指数FM值，通过F10.7cm的参数计算F10.7的Fm背景值；对所述生成紫外指数FM值和F10.7的Fm背景值进行数值推算。本发明专利技术根据紫外指数FM值和F10.7的Fm背景值特性参数,配置太阳10.7cm射电流量中期预报模型，提升中期预报精度。

A medium range prediction method for solar radio flux of 10.7 cm

【技术实现步骤摘要】
一种太阳10.7cm射电流量中期预报方法
本专利技术属于天气预测应用领域，具体涉及一种太阳10.7cm射电流量中期预报方法。
技术介绍
太阳的F10.7参数是指在加拿大渥太华附近，当地时12:00测得的太阳10.7cm波长的辐射流量值，单位是10-22watt/m2。在空间天气业务中，将这一数值定义为太阳10.7cm射电辐射指数，即F10.7。大量研究证明F10.7与太阳黑子数正相关，同样可以表征太阳活动水平的高低；F10.7与太阳紫外辐射同样源自日冕，其大小与太阳紫外辐射强度正相关，同时F10.7由于可在地面连续观测(紫外辐射探测大多搭载卫星进行)，探测历史长，因此长期以来F10.7作为表征紫外辐射强度的指数，在卫星轨道大气密度、电离层电子密度分布等模型计算中成为不可或缺的输入参数。随着航天事业的发展，轨道的精确预报需要输入未来1个月左右的F10.7，这就需要开展F10.7的中期预报。由于F10.7的演化过程与活动区的分布及结构特征密切相关，短期可结合活动区的演化趋势进行F10.7的预报，但对于中期预报，在太阳的27天的自转周期间，特定活动区有一半时间不可观测，目前国内外还没有公认的预报模型和方法。因此，需要一种太阳10.7cm射电流量中期预报方法。
技术实现思路
为实现本专利技术目的，本专利技术提供了一种太阳10.7cm射电流量中期预报方法。本专利技术包括以下步骤：本专利技术通过获取太阳特定波段的紫外辐射MgII的观测值预报未来一个太阳自转周约27天的F10.7值。所述方法包括：获取目标区域对应的MgII的观测值参数和F10.7cm参数；通过MgII的观测值参数计算生成紫外指数FM值，通过F10.7cm的参数计算F10.7的Fm背景值；对所述生成紫外指数FM值和F10.7的Fm背景值进行数值推算即N+1日为当日值加上N-26日与N-27日之差，N+2和N+3日一次递推，N+4到N+27日则按照F10.7和改进MgII指数的相关特征进行推算得到天气预报结果。进一步地，所述生成紫外指数FM值的计算公式包括Fm＝63.6+13972×(MgII-0.273597)(1)进一步地，所述F10.7的Fm背景计算方法包括设定当前所在时间为第N日，分别计算第N-26到第N日的逐日Fm值，然后分别计算第N-26到第N日的F10.7和Fm平均值，即各式中右侧变量的变量的下标表示相对日期。进一步地，所述F10.7中期预报的第N+1到N+3日的预报值推算公式式为：F10.7N+1＝F10.7N+(F10.7N-25-F10.7N-26)(4)F10.7N+2＝F10.7N+(F10.7N-24-F10.7N-26)(5)F10.7N+3＝F10.7N+(F10.7N-23-F10.7N-26)(6)式中的下标表示相对时间。所述F10.7中期预报第N+4到第N+27日的F10.7预报值可由以下公式计算：F10.7N+i＝FmN-26+i×F10.7b/Fmb公式中左侧为第N+i日的F10.7预报值，下标中i>3；F10.7b为第N日的F10.7背景，Fmb为第N日的改进MgII背景。本专利技术的有益效果在于：本专利技术根据紫外指数FM值和F10.7的Fm背景值特性参数,配置太阳10.7cm射电流量中期预报模型，提升中期预报精度。附图说明图1太阳10.7cm射电流量中期预报方法流程同步示意图；；图2实施例中015年2月2-28日F10.7预报值(虚线)与实测值(实线)误差变化趋势图；图3实施例中2月2-28日每日平均相对误差变化趋势图。具体实施方式下面根据实施例对本专利技术作进一步说明，本专利技术的方式包括但不仅限于以下实施例。特定波段的紫外辐射可以提前于F10.7的演化发生，这就是MgII指数。MgII指数是通过若干特定波长的太阳紫外辐射探测数据综合得到的，与280nm线芯辐射与附近的线翼辐射之比成正比，具体表示为：式中F表示通量，下角标代表所测量的波长，单位是nm。MgII指数目前每天一个值，是多个时间点探测综合得到的。由于MgII是多个时间点的综合，减轻了太阳耀斑干扰，在此基础上的F10.7的中期预报，在一定程度上也提高了稳定性。MgII指数与F10.7关联性很强，但该参数在短期内变化很小，我们参照F10.7指数的数量级，对MgII指数进行了改造，扣除背景、加大振幅，使其变化更加明显，利于进行统计分析和建模研究。通过对上述两种数据的对比研究，MgII指数与F10.7的变化趋势是一致的，更重要的，MgII与F10.7的产生位置(太阳大气中的高度)不同，产生了变化超前的现象。通过数据分析，当前太阳自转周的MgII的变化幅度和特征与下一太阳自转周具有很强的相关性，因此可以通过最近MgII的观测值预报未来一个太阳自转周约27天的F10.7值。经统计分析，当前抬眼自转周的F10.7与前一周的相同相位的MgII更为接近，二者平均误差约等于当前自转周的F10.7和经折算的MgII指数相当。在中期预报过程中，N+1到N+3日的预报，和预报当日的F10.7的大小相关程度很高，与27日之前的趋势相近，因此在预报中采用较为固定的方法，即N+1日为当日值加上N-26日与N-27日之差，N+2和N+3日递推。N+4到N+27日则按照F10.7和改进MgII指数的相关特征进行。在实施例子中，以2015年2月1日为例演示以F10.7中期预报的生成过程，以2015第一日为起点，2月1日为第32日，即：N＝32。第一步，获取MgII指数，选取从1月5日-2月1日，共27日的MgII指数，以日期排列，构成2015年第6-32日的时间序列。由公式1计算每日折算的紫外指数Fm6，Fm7，...，Fm32。第二步，由公式2、公式3，分别计算F10.7的紫外指数背景：F10.7b＝141和Fmb＝145。第三步，给出第33-59日的F10.7预报值。根据公式(4)-(6)得到第33-35日的F10.7预报值分别为：141、147、157。由公式7得到第36-59日的F10.7预报值，如图2所示。为了验证F10.7中期预报的精确性，我们对预报效果进行检验。通过对预报的27天的预报值与实测值的平均相对误差的大小进行判断。每日的相对误差表示为：对27天的相对误差进行平均就得到了平均误差值，经计算2015年2月1日的预报平均误差为：6.03％。采用相同的方法，可以连续计算得到2月2-28日的每日的平均相对误差。具体分布如图3所示，2015年为太阳活动高年，F10.7变化非常复杂，在试预报的2月2-28日的27天中，最大平均误差误差12.7％，可以满足空间天气F10.7指数中期预报的要求。虽然本专利技术所揭露的实施方式如上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种太阳F10.7cm射电辐射流量中期预报方法，其特征在于，通过获取太阳特定波段的紫外辐射MgII的观测值预报未来一个太阳自转周约27天的F10.7值。所述方法包括：/n获取目标区域对应的MgII的观测值参数和F10.7cm参数；/n通过MgII的观测值参数计算生成紫外指数FM值，通过F10.7cm的参数计算F10.7的Fm背景值；/n对所述生成紫外指数FM值和F10.7的Fm背景值进行数值推算即N+1日为当日值加上N-26日与N-27日之差，N+2和N+3日一次递推，N+4到N+27日则按照F10.7和改进MgII指数的相关特征进行推算得到天气预报结果。/n

【技术特征摘要】
1.一种太阳F10.7cm射电辐射流量中期预报方法，其特征在于，通过获取太阳特定波段的紫外辐射MgII的观测值预报未来一个太阳自转周约27天的F10.7值。所述方法包括：
获取目标区域对应的MgII的观测值参数和F10.7cm参数；
通过MgII的观测值参数计算生成紫外指数FM值，通过F10.7cm的参数计算F10.7的Fm背景值；
对所述生成紫外指数FM值和F10.7的Fm背景值进行数值推算即N+1日为当日值加上N-26日与N-27日之差，N+2和N+3日一次递推，N+4到N+27日则按照F10.7和改进MgII指数的相关特征进行推算得到天气预报结果。


2.根据权利要求1所述的太阳F10.7cm射电辐射流量中期预报方法，其特征在于，所述生成紫外指数FM值的计算公式包括
Fm＝63.6+13972×(MgII-0.273597)(1)。


3.根据权利要求1所述的太阳F10.7cm射电辐射流量中期预报方法，其特征在于，所述F10.7的Fm背景计算方法包括设定当前所在时间为第N...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛炳森，周颜，
申请(专利权)人：国家卫星气象中心国家空间天气监测预警中心，
类型：发明
国别省市：北京;11