Collaborative Research: NSWP--Improvement and Real-time Updating of the International Reference Ionosphere with the Contribution of Auroral Electrons

合作研究:NSWP--极光电子贡献的国际参考电离层的改进和实时更新

基本信息

  • 批准号:
    0819440
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 11.35万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Continuing Grant
  • 财政年份:
    2008
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2008-11-01 至 2013-10-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

The project has two main objectives: (1) Improve the International Reference Ionosphere (IRI) model by including the contributions from precipitating electrons to the model; this will result in better specification of the auroral E region in the model; and (2) Develop, implement, test, and validate an auroral boundary and/or Kp driven ability for nowcasting and forecasting of the polar E-region ionosphere. The IRI is an empirical model which is one of the most widely used by the upper atmosphere community to simulate the ionosphere for given conditions. However, its representation of the auroral region has been known to be somewhat compromised due to a lack of information on and observations for the polar region. One of the processes not well parameterized is that due to precipitating electrons, one of the major drivers of space weather in the ionosphere and thermosphere. The precipitation not only creates extra ionization in the high latitude ionosphere which leads to absorption and disturbances in radio communication, but also enhances the Joule heating which alters the thermospheric convection and composition. The altered thermospheric convection brings composition changes induced by Joule heating from high latitudes down to middle and low latitudes, even to the opposite hemisphere, and can cause global ionospheric disturbances. The precipitating electrons will be specified in the new IRI model by using a new Kp-dependent global auroral model that was developed with FUV image data obtained by the GUVI instrument on the TIMED satellite. The auroral model provides the global distribution of mean energy and energy flux of precipitating electrons. With these, one can then determine two key auroral E-layer parameters: the peak E-layer density (NmE) and the E layer height (hmE). The new NmE and hmE values will provide the data base for modifying the IRI E-region model to include the contribution from precipitating electrons. The FUV-based global auroral model will also enable better representation of the real time auroral oval conditions by providing information on the boundaries of the auroral oval and the location of the peak electron energy fluxes in different magnetic local time sectors. These will be represented as a statistical model for inclusion in the IRI. The auroral E-layer representation and the auroral boundaries in the improved IRI will be validated with electron density profile data from incoherent scatter radars such as Sondrestrom, EISCAT, and NSF's new Poker Flat Incoherent Scatter Radar, and with precipitating electron data from the DMSP F13-F17 particle detectors.
该项目有两个主要目标:(1)通过包括从沉淀电子到该模型的贡献来改善国际参考电离层(IRI)模型;这将导致模型中的极光E区域更好地规范。 (2)开发,实施,测试和验证极性E-EREGION电离层的现状和预测的驱动和/或KP驱动能力。 IRI是一种经验模型,是高层大气界使用最广泛使用的模型之一,用于在给定条件下模拟电离层。 然而,由于缺乏关于极地区域的信息和观察结果,已知其对极光区域的表示会受到某种损害。 该过程没有很好地参数化,这是由于降水电子(电离层和热层中太空天气的主要驱动因素之一)引起的。 降水不仅在高纬度电离层中产生额外的电离,从而导致无线电通信的吸收和干扰,而且还增强了改变热层对流和组成的焦耳加热。变化的热层对流会带来由焦耳加热从高纬度到中间和低纬度引起的组成变化,甚至到相对的半球,并可能引起全局的电离层扰动。 将在新的IRI模型中使用新的KP依赖性全局极光模型在新的IRI模型中指定沉淀电子,该模型是通过GUVI仪器在定时卫星上获得的FUV图像数据开发的。 极光模型提供了沉淀电子的平均能量和能量通量的全球分布。 然后,可以确定两个关键的极光电子层参数:峰值电子层密度(NME)和E层高度(HME)。 新的NME和HME值将提供数据库,以修改IRI电子区域模型,以包括沉淀电子的贡献。 基于FUV的全局极光模型还将通过提供有关极光椭圆形和不同磁性局部时间扇区峰值电子通量的位置的信息来更好地表示实时极光椭圆形条件。 这些将作为包含在IRI中的统计模型。 改进的IRI中的极光电子层表示和极光边界将通过来自不相互分的散点雷达(例如Sondrestrom,Eiscat和NSF的新扑克扁平不相互无关的散射雷达)的电子密度谱数据进行验证,并通过DMSP F13-F13-F17粒子检测器的质量电子数据来验证。

项目成果

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