外辐射带区域新建地磁场经验模型的定量研究

作者：王丽; 杨晓超^*; 张珅毅

来源：地球物理学报, 2020, 63(11): 3944-3951.

• 外辐射带
• VAP
• GOES15
• 外磁场经验模型
• 预测效率

准确的磁场模型对于辐射带粒子环境研究至关重要.本文利用美国Van Allen Probes(VAP)在2012至2018年期间测量的磁场数据和GOES15在2011至2017年期间测量的磁场数据,定量地评估了三个较新的外磁场经验模型(TS05、TA15和TA16)对外辐射带区域(3～6.6RE)磁场的描述性能.本文选择预测效率(Prediction Efficiency, PE)作为评估指标,定量分析各模型在不同空间范围(Lm值)、不同地磁活动水平(Kp)以及不同磁地方时(MLT)下的性能表现,并且计算了观测磁场与模型磁场的夹角θ,以评估模型的磁场方向预测能力.结果表明:PE随Lm值增大,随地磁扰动增强而下降;θ随Lm值增大,随地磁扰动增强而增大.在Lm=5～6.5RE范围内,PE呈现晨昏不对称性,MLT=12-21时的PE值小于MLT=0-9时的值,说明三个磁场模型可以较好地描述晨侧磁场的强度,但它们并不能很好地反映下午至昏侧磁场的大小;在地球同步轨道附近(Lm～6.6RE),PE呈现昼夜不对称性,MLT=9-15时的PE值大于其他时区的值,说明三个磁场模型可以很好地反映昼侧磁场大小,但在夜侧可能存在较大的误差.θ在MLT=6-12时的值小于其他时区的值,呈现昼夜不对称性,说明三个磁场模型可以较好地描述昼侧磁力线的分布位型,但在夜侧存在较大的方向描述误差.在外辐射带3～6.5RE内,TA16模型与VAP磁场观测数据最为接近,PE均大于0.7,θ均小于3°;在地球同步轨道高度(6.6RE),TS05模型与GOES15卫星磁场观测数据最为接近,PE约为0.75,θ约为7°.相关的研究结果可以为我国星载高能粒子探测器探测数据的在轨交叉定标、辐射带高能粒子动态模型研究和相关的磁层环境理论/应用研究提供地磁场模型选择方面的参考.

• 单位
  中国科学院大学; 中国科学院国家空间科学中心