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電離層及熱氣層預報










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電離層數值模式預報圖

電離層預報是利用美國國家大氣研究中心(National Center for Atmospheric Research, NCAR)高層大氣觀測站(High Altitude Observatory, HAO)所開發的「熱氣層與電離層電動耦合環流模式」(Thermosphere-Ionosphere Electrodynamics General Circulation Model, TIE-GCM)做為數值預報模式,再透過NCAR基於系集卡曼濾波器為基礎所開發的資料同化研究平台(The Data Assimilation Research Testbed, DART)介面,進而同化福衛七號的電離層電子濃度、全球導航衛星系統(Global Navigation Satellite System, GNSS) 地面接收站觀測所推算的全電子含量(Total electron content, TEC)。透過同化觀測資料的方式,能夠讓模式中的主要參數更接近真實狀態後再以此作為初始狀態進行運算,產生更具可靠性的預報產品。

目前預報系統為每小時更新一次,包括同化最新觀測資料與提供未來6小時的電離層預報產品,包括全電子含量(TEC)、最大電子濃度(NmF2)、最大濃度高度(hmF2)和電離層臨界頻率(foF2)。圖檔產品範圍分別涵蓋:臺灣鄰近範圍為東經105至135度,北緯15至35度;亞洲區域範圍為東經70至160度,北緯0至60度;全球範圍為東經-180至180度,北緯-90至90度。分層濃度則選定高度為200公里、300公里和400公里作為參考面,並提供全球、亞洲和臺灣範圍產品。

無線電波的傳播會與電離層電子濃度的結構與分布有關,因此透過模式結合衛星和地面觀測的資訊所建立的數值預報系統,能夠每小時提供未來6小時全球電離層狀態預報產品,以作為通訊與定位等活動的參考依據。

例如需要透過電離層反射的高頻(High frequency, HF)無線電波通訊,電離層的濃度會對應到最大可用頻率(Maximum usable frequency)的變化,也會影響到訊號可傳播的範圍。如果是地面與衛星之間的通訊,則會因為電波訊號穿透電離層而受到偏折的影響,像是生活中較常用到的衛星定位訊號,就會受到帶電粒子濃度的變化而讓定位結果出現偏差。

資料來源為中央氣象署,歷史產品與數據資料庫尚未建立,如有需求請來信詢問

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