现有的电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)时空预测模型主要以堆叠ConvLSTM单元及其变体为主.这种依赖于ConvLSTM的TEC时空预测模型在捕捉局部时空依赖性的时候比较有效.但由于缺乏存储长距离空间记忆的单元,致使长距离的TE...现有的电离层总电子含量(Total Electron Content,TEC)时空预测模型主要以堆叠ConvLSTM单元及其变体为主.这种依赖于ConvLSTM的TEC时空预测模型在捕捉局部时空依赖性的时候比较有效.但由于缺乏存储长距离空间记忆的单元,致使长距离的TEC空间特征依赖难以被ConvLSTM及其变体捕捉.为解决该问题,本文提出了一个基于自注意力记忆卷积长短期记忆网络的电离层TEC时空预测模型SA-ConvLSTM,该模型在具有短期记忆依赖的ConvLSTM基础上,增加了具有长距离记忆依赖的自注意力记忆(self-attention memory,SAM)模块,以便在TEC时空预测中同时兼顾短期记忆和长距离记忆.为了验证SA-ConvLSTM的性能,本文在12.5°S—87.5°N,25°E—180°E区域内选择3年太阳活动高年和3年太阳活动低年的TEC网格数据,在该数据上,将SA-ConvLSTM与目前主流的TEC时空预测模型ConvGRU、ConvLSTM、PredRNN、Residual Attention-BiConvLSTM及CODE提供的电离层预测产品C1PG进行了对比.结果表明,与C1PG、ConvGRU、ConvLSTM、PredRNN和Residual Attention-BiConvLSTM相比,SA-ConvLSTM的RMSE在太阳活动高年分别降低了6.58%、3.89%、5.79%、1.44%、1.21%;在太阳活动低年分别降低了13.42%、10.26%、11.40%、3.20%、4.37%.此外,本文还在不同月份和纬度区域情况下进行了对比,结果表明,在绝大多数月份和绝大多数纬度区域内,SA-ConvLSTM的预测性能更好.最后本文选取了两次磁暴事件来验证SA-ConvLSTM在极端情况下的预测能力.结果表明,SA-ConvLSTM在磁暴的大多数阶段均优于对比模型.展开更多
自2021年11月以来,火星离子与中性粒子分析仪(Mars Ion and Neutral Particle analyzer,MINPA)持续开展火星空间中离子观测,积累了丰富的科学数据.尽管观测过程中仪器背景信号整体较弱,但在离子信号强度较低的时段,其对离子结构的识别...自2021年11月以来,火星离子与中性粒子分析仪(Mars Ion and Neutral Particle analyzer,MINPA)持续开展火星空间中离子观测,积累了丰富的科学数据.尽管观测过程中仪器背景信号整体较弱,但在离子信号强度较低的时段,其对离子结构的识别和参数计算仍可能产生一定影响.为提高数据的科学适用性,本文系统分析了MINPA离子背景信号的统计特征,揭示其能量分布均匀、方位角与质量组依赖性强、具有随时间演化的特性,并指出不同通道间存在明显差异.基于此,提出了一种根据统计特征的动态背景剔除方法,结合典型观测数据对其有效性进行验证.结果表明,该方法在去除背景干扰、提取真实离子信号方面具有良好效果,特别是在弱信号条件下显著提升了体速度与温度等关键参数的反演精度.本研究为MINPA离子数据的科学研究提供了可靠支撑.展开更多
太阳耀斑是太阳大气中最强烈的爆发现象,能够释放大量能量并产生各种波长的电磁辐射.研究太阳耀斑对于理解太阳活动、空间天气预报以及保护地球空间环境至关重要.本数据集基于夸父一号(ASO-S)卫星搭载的全日面成像仪(Solar Disk Imager,...太阳耀斑是太阳大气中最强烈的爆发现象,能够释放大量能量并产生各种波长的电磁辐射.研究太阳耀斑对于理解太阳活动、空间天气预报以及保护地球空间环境至关重要.本数据集基于夸父一号(ASO-S)卫星搭载的全日面成像仪(Solar Disk Imager, SDI)在莱曼阿尔法波段(121.6±7.5) nm采集的全日面图像数据,通过一套自主研发的太阳耀斑自动识别与关键参数提取算法,系统记录了2024年莱曼阿尔法太阳耀斑事件.该算法可有效避免宇宙线、粒子暴等事件的干扰,能够对不同强度级别的耀斑进行识别,并能对日面上同时发生的多个耀斑进行分别识别与追踪.本数据集收录了耀斑的起止时间、持续时间、发生位置、显著性等关键参数,包含耀斑识别过程记录文档、耀斑事件列表、耀斑峰值时刻快视图像和耀斑区域电影动画等数据.该数据集可为太阳物理学研究、空间天气预报以及相关领域提供重要的科学数据支持.展开更多
文摘自2021年11月以来,火星离子与中性粒子分析仪(Mars Ion and Neutral Particle analyzer,MINPA)持续开展火星空间中离子观测,积累了丰富的科学数据.尽管观测过程中仪器背景信号整体较弱,但在离子信号强度较低的时段,其对离子结构的识别和参数计算仍可能产生一定影响.为提高数据的科学适用性,本文系统分析了MINPA离子背景信号的统计特征,揭示其能量分布均匀、方位角与质量组依赖性强、具有随时间演化的特性,并指出不同通道间存在明显差异.基于此,提出了一种根据统计特征的动态背景剔除方法,结合典型观测数据对其有效性进行验证.结果表明,该方法在去除背景干扰、提取真实离子信号方面具有良好效果,特别是在弱信号条件下显著提升了体速度与温度等关键参数的反演精度.本研究为MINPA离子数据的科学研究提供了可靠支撑.
文摘太阳耀斑是太阳大气中最强烈的爆发现象,能够释放大量能量并产生各种波长的电磁辐射.研究太阳耀斑对于理解太阳活动、空间天气预报以及保护地球空间环境至关重要.本数据集基于夸父一号(ASO-S)卫星搭载的全日面成像仪(Solar Disk Imager, SDI)在莱曼阿尔法波段(121.6±7.5) nm采集的全日面图像数据,通过一套自主研发的太阳耀斑自动识别与关键参数提取算法,系统记录了2024年莱曼阿尔法太阳耀斑事件.该算法可有效避免宇宙线、粒子暴等事件的干扰,能够对不同强度级别的耀斑进行识别,并能对日面上同时发生的多个耀斑进行分别识别与追踪.本数据集收录了耀斑的起止时间、持续时间、发生位置、显著性等关键参数,包含耀斑识别过程记录文档、耀斑事件列表、耀斑峰值时刻快视图像和耀斑区域电影动画等数据.该数据集可为太阳物理学研究、空间天气预报以及相关领域提供重要的科学数据支持.
