子午工程数据推动空间天气预报业务自主化

（1）子午工程监测数据融入日常空间天气预报

2018年，我国空间天气预报业务部门利用子午工程数据开展了日常空间天气预报业务，发布空间天气日报365×3份，空间天气周报51×3份，空间天气月报12×3份，空间天气现报警报20余份。子午工程作为我国空间环境监测骨干网络，其数据已经融入到我国空间天气业务体系，发挥了不可替代的作用。

2）自主地磁数据支撑空间环境预报

地磁活动预报一直是空间天气预报的重要内容之一，地磁暴会引起高能电子暴、电离层暴和高层大气扰动等一系列近地空间环境扰动。当前对地磁暴的预报主要是对地磁指数的预报，常用的有三小时Kp和每日Ap指数，这些指数通常依赖国际发布，数据存在一定的延迟。利用子午工程漠河、北京、三亚等台站的地磁三分量的实时数据，自主研究了能识别地磁规则日变化的逐日变化的方法。采用这种方法，提取地磁扰动信息，进行台站地磁K指数的反演，进一步通过多站联合分析的方法，得到自主的全球3小时Kp指数，经评估99%的结果与官方Kp的偏差不大于1，说明可以利用自主数据相当准确地反映Kp指数量值。在国际数据不及时和缺乏的情况下，完全可以替代国际数据进行地磁活动的分析和预测。特别在天宫一号再入前两天，国际官方地磁指数暂停更新，子午工程自主地磁指数预报产品在天宫一号再入保障任务预报中发挥了不可替代的作用。中科院国家空间科学中心作为保障单位获得中国载人航天工程办公室颁发的突出贡献奖。

图19 利用子午数据得到的Kp指数与官方发布Kp指数的对比

图20 自主地磁指数预报结果比美国空间天气预报中心更加接近实测值

（3）电离层观测数据实现我国电离层预报业务化运行

电离层是影响通信导航等电波技术系统有效运行的一个重要因素。电离层总电子含量（TEC）是一个重要的空间环境预报参量。子午工程的电离层观测站提供的GPS双频观测数据，是反演我国地区电离层TEC的数据基础。一方面利用单站的GPS观测数据，采用卡尔曼滤波的方法，可以得到各个台站的TEC变化情况，可以作为电离层特征分析的基础数据。另一方面利用子午各台站反演的TEC，结合背景电离层模型，利用数据同化的方法，建立了我国及周边地区的二维TEC模型，由于子午工程实时数据的支持，该模型目前已经实时业务化运行，每15分钟给出中国地区TEC地图，为卫星导航定位提供较为准确的电离层折射修正信息。

图21 子午工程数据支持的中国区域电离层同化模型

图22  南部区域电离层F2层临界频率24小时预报

图23 南部区域电离层TEC现报图