電離層數(shù)據(jù)同化是指將零散分布的電離層多源觀測數(shù)據(jù)融合到背景模式當中，使背景場與觀測值相互匹配，從而建立既包含內(nèi)在物理過程，又反映真實觀測的電離層模型的重要方法。數(shù)據(jù)同化可以有效彌補觀測的時空局限和背景模型的精度偏差，是電離層空間天氣現(xiàn)報預(yù)報領(lǐng)域的研究重點之一。
中國科學院國家空間科學中心空間環(huán)境研究預(yù)報室阿爾察、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掩星觀測數(shù)據(jù)，使用國際參考電離層IRI作為背景場，采用卡爾曼濾波、三維變分等同化方法，針對中國及周邊區(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地圖的時空分辨率可達1o×1o×5分鐘，電子密度分布的時空分辨率可達到2o×2o×50km×5分鐘。同化結(jié)果分別與實測GPS TEC、電離層測高儀數(shù)據(jù)、其他國際機構(gòu)（如CODE、MIT Madrigal Database）的TEC產(chǎn)品、猶他州立大學的全球電離層觀測同化模型（GAIM）等分別進行了對比驗證。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)報預(yù)報，衛(wèi)星導(dǎo)航、雷達成像等空間環(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和工程意義。
以上研究工作發(fā)表在美國地球物理聯(lián)合會（AGU）的學術(shù)期刊Space Weather和Journal of Geophysical Research: Space Physics上。
圖1：地基GNSS臺站及星下點覆蓋范圍（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）
