趙瑜馨，王勁松，陳 洲，毛 田，于瀾濤

（1.北京衛(wèi)星環(huán)境工程研究所，北京 100094；2.中國氣象局國家空間天氣監(jiān)測預(yù)警中心，北京 100081；3.南昌大學(xué)空間科學(xué)與技術(shù)研究院，南昌 330031）

0 引言

電離層是日地空間重要的組成部分，由于處于復(fù)雜的耦合系統(tǒng)當(dāng)中，呈現(xiàn)出復(fù)雜、多尺度、不規(guī)則的變化特征[1-7]。電離層受到太陽活動控制呈現(xiàn)出周期性的變化（包括11年太陽活動周變化、季節(jié)變化、日變化等），而爆發(fā)性太陽活動如耀斑、日冕物質(zhì)拋射、高能質(zhì)子事件等能夠激發(fā)地磁擾動及非周期的電離層擾動，形成電離層暴[8-9]。同時，劇烈的低層大氣活動（如臺風(fēng)、暴雨、雷電以及由火山、地震等引起的大氣變化等）[10-14]也能夠顯著影響電離層行為。因此，將電離層擾動從背景中分離出來一直是電離層擾動研究及電離層天氣預(yù)警預(yù)報業(yè)務(wù)中的重點和難點。準(zhǔn)確反映電離層天氣狀態(tài)及擾動變化，不僅有利于研究和解釋電離層中多種現(xiàn)象和機制，還對保障通信、導(dǎo)航、航天測控等系統(tǒng)可靠運行有十分重要的意義。

自20世紀(jì)50年代，一些研究者借鑒太陽地磁指數(shù)的構(gòu)建方法，嘗試建立電離層天氣與擾動源之間的定量關(guān)系并構(gòu)建電離層指數(shù)，如電離層T 指數(shù)、W 指數(shù)[15-18]。傳統(tǒng)的電離層擾動提取方法包括月中值法（monthly median method,MMM）和27天滑動月中值法（27 day running median centered method,RMC）屬于中值濾波方法，能夠獲得平穩(wěn)光滑的周期電離層背景，被廣泛運用于電離層各個領(lǐng)域[19-20]，包括國際參考電離層（international reference ionosphere）[21-23]、高頻月中值預(yù)測軟件（ASAPS、VOACAP、LOCAPI）[24]等。而MMM/RMC及改進(jìn)的相關(guān)方法由于自身的缺陷，對于大于平滑窗口的周期變化表現(xiàn)出惰性，因而不能準(zhǔn)確反映電離層的背景[25-26]?；贛MM/RMC方法提取的擾動與目前可獲得的地磁指數(shù)相關(guān)性較差，這已眾所周知[27]。

王勁松等[28]引入了一種能有效提取由磁暴引起的電離層擾動的方法——白譜法（spectral whitening method,SWM）。該方法不僅能有效剔除電離層背景，還能與引起電離層擾動的驅(qū)動源（地磁活動、臺風(fēng)）建立良好關(guān)系；同時其具有良好的自適應(yīng)性，提取的擾動近似服從正態(tài)分布[28-30]。

本文簡要介紹SWM以及基于SWM構(gòu)建的指數(shù)在電離層天氣相關(guān)研究中的進(jìn)展，討論SWM 與傳統(tǒng)方法相比在電離層擾動研究中的效果，并對SWM 在不同情況下（磁暴期間及地磁平靜期間）的應(yīng)用和結(jié)論進(jìn)行總結(jié)，為電離層天氣研究及預(yù)警預(yù)報業(yè)務(wù)提供參考。

1 白譜法的原理及算法

SWM屬于統(tǒng)計估計算法中譜白化的方法。譜白化可以在頻域或時域中實現(xiàn)，依據(jù)振幅進(jìn)行濾波使處理后的數(shù)據(jù)在頻譜中呈現(xiàn)均勻分布（與白色噪聲譜的形態(tài)類似），因而被稱為譜白化。這種方法能夠有效去除數(shù)據(jù)序列中的相關(guān)性并控制頻譜的形狀，因此常被用于地震勘探的數(shù)據(jù)處理。Wang 等[28]提出將一種用于電離層擾動提取的在頻域上實現(xiàn)譜白化的方法：通過將功率譜展平，使數(shù)據(jù)中的各周期分量（電離層背景）被有效壓制，從而分離出非周期分量（電離層擾動）。SWM將電離層特征參量的原始數(shù)據(jù)s(t)看作是電離層背景信號w(t)與擾動信號r(t)的卷積（合成），再疊加電離層噪聲n(t)，即r(t)*w(t)+n(t)=s(t)，其原理如圖1所示[31]。

圖1 白譜法原理Fig.1 Principleof the spectral whitening method

SWM算法核心是利用原數(shù)據(jù)功率譜的上包絡(luò)線對功率譜進(jìn)行濾波，即通過除以電離層的背景譜（原數(shù)據(jù)功率譜的上包絡(luò)線）獲得電離層擾動譜，再經(jīng)過傅里葉逆變換轉(zhuǎn)化為時序上的電離層擾動信號，具體算法為

其中，g(t)為原始數(shù)據(jù)；gd(t)為白譜后提取的非周期擾動。整個白譜過程可分為：1）數(shù)據(jù)的延拓及傅里葉變換，通過在傅里葉變換前對原始數(shù)據(jù)g(t)進(jìn)行周期延拓，避免頻域轉(zhuǎn)換過程中產(chǎn)生的邊界效應(yīng)；2）功率譜的白化，通過除以延拓數(shù)據(jù)的Penv(ξ)使功率譜呈現(xiàn)白噪聲的形態(tài)；3）功率譜強度恢復(fù)，即將白化后的譜乘以Penv(ξ)的眾數(shù)P0，使譜的強度與白化前保持一致；4）譜的傅里葉逆變換及截取，將白譜結(jié)果進(jìn)行傅里葉逆變換到時域，并截取延拓數(shù)據(jù)的中間部分，得到擾動；5）擾動的三點滑動平均，即通過三點滑動平均消除原有噪聲及抑制周期分量引入的新噪聲。在電離層數(shù)據(jù)中，周期分量的譜強度遠(yuǎn)大于非周期分量，SWM 在提取擾動時，所有周期分量均被抑制，因此提取的非周期擾動更為純粹、準(zhǔn)確。

2 白譜法的性能及優(yōu)勢

為了測試SWM在提取電離層擾動時的效果，陳洲等[31]利用F2層臨界頻率（foF2）和電子總含量（TEC）的模擬和觀測數(shù)據(jù)，比較了SWM與傳統(tǒng)方法MMM/RMC在提取電離層擾動時的表現(xiàn)。MMM/RMC是電離層研究中普遍被使用的方法，常常將給定地方時的電離層觀測數(shù)據(jù)的月中值（滑動月中值）以及它與原始值的差值定義為電離層的背景和擾動[32]。研究選取了1957年—2007年澳大利亞堪培拉站電離層測高儀的觀測數(shù)據(jù)foF2，并參照觀測數(shù)據(jù)的頻譜特征構(gòu)造了由電離層各周期分量、100 個隨機分布的擾動事件和白噪聲構(gòu)成的模擬foF2數(shù)據(jù)。模擬數(shù)據(jù)與觀測數(shù)據(jù)在白譜法處理前后的功率譜如圖2所示[29]。模擬數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)中電離層均表現(xiàn)出顯著的周期特征，因此在研究中電離層的擾動常常被周期背景淹沒，這也是在空間天氣事件鏈?zhǔn)絺鞑パ芯恐须婋x層數(shù)據(jù)與上游數(shù)據(jù)相關(guān)性不高的可能原因之一。而經(jīng)過SWM處理后的模擬數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)的整個頻域均沒有顯著的頻域分量，周期分量得到了有效的壓制，因此處理后的數(shù)據(jù)能夠有效分離出擾動。Chen 等還分析了SWM及MMM、RMC提取foF2觀測數(shù)據(jù)[32]中擾動的頻譜圖（如圖3所示[32]）：與SWM處理后的頻譜相比，MMM和RMC提取的電離層擾動仍殘留有大量周期背景，尤其是27d 準(zhǔn)周期變化背景，殘留背景在一些研究中被誤判為電離層磁靜日擾動，給研究帶來誤差[32]；利用RMC提取的暴時擾動高于真實值5%～20%，磁靜日擾動高于真實值35%[33]。

圖2 電離層觀測數(shù)據(jù)和模擬數(shù)據(jù)在白譜法處理前后的功率譜[29]Fig.2 Observed data and simulated data of the ionosphere before and after SWM processing[29]

圖3 MMM、RMC 與SWM 提取的電離層擾動（foF2-MMM、foF2-RMC、foF2-SWM）的頻譜[32]Fig.3 The power spectrum of foF2(derived by MMM,RMC and SWM)[32]

SWM提取電離層模擬數(shù)據(jù)和觀測數(shù)據(jù)中擾動的效果在時域上能夠得到更直觀的體現(xiàn)。foF2模擬數(shù)據(jù)中人為設(shè)置的擾動與SWM及MMM 提取的擾動的對比如圖4所示[31]。對比SWM及MMM提取的擾動發(fā)現(xiàn)：利用SWM提取的擾動能夠更準(zhǔn)確地再現(xiàn)擾動的真實情況（圖4中b行），兩者的相關(guān)性達(dá)到0.89，遠(yuǎn)高于MMM提取的擾動與設(shè)置擾動的相關(guān)性0.71；對于處于穩(wěn)定狀態(tài)的電離層，MMM/RMC能夠很好地描述電離層背景中分離，對于日變化差異大的數(shù)據(jù)雖然可以一定程度上提取出擾動，但與真實情況存在顯著差異。SWM在提取擾動方面能夠壓制所有周期分量的強度，擾動提取效果不受窗口設(shè)置的影響，因此具有顯著優(yōu)勢。在實際觀測數(shù)據(jù)的擾動提取中，SWM 也表現(xiàn)出明顯的優(yōu)勢[31]。雖然SWM和MMM提取的擾動趨勢基本一致，但在電離層出現(xiàn)大的擾動時，SWM提取的電離層擾動的幅度明顯大于MMM 提取的擾動，表明SWM對電離層擾動源的響應(yīng)更為敏感，這也使研究電離層弱擾動源（如低層大氣活動引起的電離層擾動）成為可能。

圖4 foF2模擬數(shù)據(jù)中構(gòu)建的擾動與利用SWM 及MMM提取的擾動的對比[31]Fig.4 Comparison between simulated foF2 disturbance and disturbance extracted from data using SWM and MMM[31]

SWM在觀測數(shù)據(jù)及模擬數(shù)據(jù)中擾動提取的表現(xiàn)充分證明了它從周期背景中分離擾動的能力。對于不同特征參數(shù)包含的周期特征不同的情況，SWM在處理時不區(qū)分周期統(tǒng)一進(jìn)行振幅濾波，因此不同于MMM/RMC需要通過調(diào)節(jié)滑動窗口來獲得最佳效果，SWM 能夠適用于大部分可以進(jìn)行傅里葉變換的數(shù)據(jù)。同時，MMM/RMC提取擾動的概率密度函數(shù)（PDF）不滿足任一穩(wěn)定的分布特征，因此期望和方差不具有統(tǒng)計學(xué)意義，在進(jìn)行統(tǒng)計分析和經(jīng)驗預(yù)報時會造成誤差；而SWM而提取擾動的PDF近似滿足標(biāo)準(zhǔn)正態(tài)分布[28]，為擾動指數(shù)的構(gòu)建提供了可能。SWM也存在一些局限性，對于周期過小（與抽樣頻率對應(yīng)周期相近）或周期過大（周期與觀測持續(xù)時間相近）的擾動提取效果較差，但對于已知可觀測的維持?jǐn)?shù)小時至數(shù)天的電離層擾動而言是一種更優(yōu)的擾動提取方法。

3 白譜法在電離層擾動提取中的應(yīng)用

3.1 磁暴期間電離層擾動的指數(shù)研究

受到地磁活動的調(diào)制，電離層各參量如foF2和TEC等會發(fā)生劇烈變化，擾動時間持續(xù)幾小時到幾天，被稱為電離層暴。磁暴作為電離層的強擾動源，電離層擾動對地磁活動響應(yīng)的變化規(guī)律一直是電離層研究的熱點。陳洲等[29]及趙瑜馨等[30]證實了SWM 在提取由太陽日冕物質(zhì)拋射（CME）造成的磁暴期間電離層擾動的效果，SWM能夠更加有效且精確地提取由地磁活動影響造成的電離層擾動，如圖5所示[30]。利用SWM 基于TEC網(wǎng)格數(shù)據(jù)構(gòu)建了3個電離層擾動指數(shù)：單站指數(shù)Js、全球指數(shù)Jp和區(qū)域指數(shù)Jr，它們均與地磁活動存在較好的相關(guān)性。

基于SWM在磁暴期間提取電離層擾動的優(yōu)勢，Chen 等[32-33]探索太陽、地磁對電離層的作用關(guān)系，分析了由RMC和SWM提取的電離層TEC擾動與太陽F10.7指數(shù)和地磁Ap指數(shù)的相關(guān)系數(shù)的空間分布，如圖6所示[32]。由于SWM 提取的擾動減弱了太陽活動對電離層的作用，強化了電離層對地磁活動的響應(yīng)，使得Ap指數(shù)與各緯度電離層擾動的相關(guān)性更加清晰。研究發(fā)現(xiàn)二者的相關(guān)系數(shù)呈現(xiàn)顯著的緯度分布特征，磁中緯區(qū)域的相關(guān)性較好而高緯和低緯的相關(guān)性差，并且南北半球的相關(guān)系數(shù)存在明顯的差異（這與GPS接收臺站的南北不均勻相關(guān)）。隨后，Li等[34-35]又基于SWM與foF2數(shù)據(jù)嘗試探索在太陽活動周不同階段地磁與電離層之間的復(fù)雜長期作用關(guān)系。通過分析不同太陽活動階段及不同季節(jié)不同地方時地磁活動水平對電離層擾動的貢獻(xiàn)，發(fā)現(xiàn)在太陽活動極大年和下降階段，地磁活動對電離層擾動的貢獻(xiàn)更強；一年中冬季地磁活動貢獻(xiàn)最強，夏季最弱。由于SWM 對于擾動源更加敏感，且Js分布圖能夠?qū)﹄婋x層局部擾動進(jìn)行細(xì)節(jié)描述，因此SWM 不僅適合用來研究地磁平靜期的異常強響應(yīng)，同樣也非常適合用來研究強磁暴期間的電離層異常弱響應(yīng)。

圖5 2015年3月16日—19日每隔4 h 全球TEC分布圖及Js分布圖[30]Fig.5 TEC mapsand Jsmapsat every 4 hoursduring 16th to 19th March,2015[30]

圖6 TEC原始數(shù)據(jù)以及由RMC和SWM 所提取擾動與F10.7指數(shù)及Ap指數(shù)相關(guān)系數(shù)的空間分布[32]Fig.6 The spatial correlation between F10.7 index and Ap index with regard to TEC,RTEC-RMC &RTECSWM[32]

Li 等[35]利用SWM和MMM對比研究了電離層在強磁暴條件下的弱響應(yīng)，發(fā)現(xiàn)暴時電離層弱響應(yīng)的出現(xiàn)不依賴于采用的擾動提取方法本身，且該現(xiàn)象的出現(xiàn)與太陽活動、地方時，以及磁暴前期條件強烈相關(guān)；在高太陽活動下，全球電離層的弱反應(yīng)發(fā)生更頻繁。

由SWM 構(gòu)建的不同空間尺度的電離層擾動指數(shù)Jp、Jr 和Js，均與地磁Dst 指數(shù)存在良好的相關(guān)性。3種指數(shù)可從不同角度對磁暴下電離層擾動進(jìn)行描述。Jp指數(shù)適用于太陽或地磁活動激發(fā)的全球性電離層擾動，由于它與Dst 指數(shù)的良好相關(guān)性，使利用Dst 指數(shù)預(yù)報電離層活動水平成為可能[31]。Jr 指數(shù)能夠根據(jù)研究對象進(jìn)行靈活調(diào)整，比如研究不同地方時、不同緯度或某一地區(qū)電離層擾動隨時間的變化，可以用于研究電離層擾動響應(yīng)時延。Js分布圖能夠很好地描述電離層二維擾動情況，為研究臺風(fēng)等引起的電離層局地擾動提供了新方法[30,36]。

3.2 電離層磁靜日擾動的指數(shù)研究

除了太陽和地磁活動，電離層還會受到其他擾動源如臺風(fēng)、地震、火山爆發(fā)等因素的影響，因而在地磁活動寧靜時依然會出現(xiàn)異常擾動，即電離層磁靜日擾動（Q-disturbance）[37-38]。由于一般情況下Qdisturbance 較磁暴引起的電離層擾動強度較小，因此提取電離層擾動信息的難度更大，研究結(jié)果受擾動提取方法本身影響大。傳統(tǒng)的方法受濾波窗口本身局限，使得所提取的擾動殘留了其他周期背景的影響（如太陽27天自轉(zhuǎn)周期），這些殘留周期造成了許多額外的Q-disturbance。因此，利用傳統(tǒng)方法研究地磁平靜期其他地球物理因素（如臺風(fēng)，地震等）對電離層的影響十分困難。而SWM能有效濾除各種周期特性的影響。趙瑜鑫等[36]將SWM 應(yīng)用于研究低層大氣活動與電離層耦合的研究，將MMM 與SWM提取的臺風(fēng)期間電離層的擾動進(jìn)行對比，如圖7 所示。研究表明對于超強臺風(fēng)，兩種方法均能提取出臺風(fēng)路徑附近的電離層擾動信息，因此擾動大值區(qū)域基本一致；但MMM提取的擾動殘留的電離層背景會顯著影響小擾動，因此SWM能更好地描述臺風(fēng)期間電離層的擾動情況，得到更多的擾動信息。

圖7 利用MMM 和SWM 提取的臺風(fēng)期間電離層擾動情況[36]Fig.7 Ionospheric disturbances derived by MMM and SWM during typhoon[36]

趙瑜鑫等[36]基于中國氣象局提供的高分辨率TEC數(shù)據(jù)，利用Js map分析了2013年超強臺風(fēng)“天兔”期間中國東南沿海區(qū)域上空電離層天氣變化，這是第一個針對臺風(fēng)生命期內(nèi)的電離層擾動的二維平面圖，而以往對于臺風(fēng)的擾動研究主要是針對登陸區(qū)域附近。處理后電離層背景信息（包括赤道噴泉效應(yīng)造成的中低緯電離層異常增強）被明顯分離，電離層擾動被凸顯出來，如圖8所示。研究表明：臺風(fēng)“天兔”移動路徑附近上空的電離層出現(xiàn)擾動，當(dāng)臺風(fēng)強度增大時電離層擾動區(qū)域更加集中，與移動路徑所在區(qū)域更加吻合；當(dāng)“天兔”經(jīng)過中國臺灣島并接近大陸時，臺風(fēng)路徑周圍的Js值變小，而臺風(fēng)的強度保持不變，這可能是由于海-氣相互作用到陸-氣相互作用的轉(zhuǎn)變造成的。

圖8 不同時期平均Js 分布圖與平均TEC分布圖對比，分別為：(a)整個“天兔”生命周期的平均Js map;(b)“天兔”強度達(dá)到臺風(fēng)級別期間的平均Js map；(c)整個“天兔”生命周期的平均TECmap；(d)“天兔”生成前的平均Js map[36]Fig.8 Comparison of average JS distribution map and average TEC map in different periods:(a)The average Js map for the entire life cycle of Usagi;(b)The average JS map of Usagi of typhoon-level intencity;(c)the average TEC map for the entire life cycle of Usagi; (d)The average Js map before the formation of Usagi[36]

SWM在提取磁暴期間以及地磁平靜期間電離層擾動具有較大優(yōu)勢，適用于研究不同擾動源（包括磁暴、臺風(fēng)等）下電離層擾動的變化情況。目前，基于深度學(xué)習(xí)進(jìn)行電離層預(yù)警預(yù)報是電離層預(yù)報的趨勢和熱點，而電離層中的物理過程十分復(fù)雜，直接利用TEC或foF2數(shù)據(jù)作為訓(xùn)練數(shù)據(jù)可能增加深度學(xué)習(xí)算法在學(xué)習(xí)電離層天氣與擾動源之間關(guān)系的困難程度。SWM能夠提高訓(xùn)練數(shù)據(jù)的信息含量，更好地挖掘深度學(xué)習(xí)在電離層天氣研究中的潛在應(yīng)用能力。

4 趨勢與展望

利用SWM構(gòu)建指數(shù)時，擾動的PDF可作為尺度因子對所有具有正態(tài)分布特征的擾動進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化處理，處理后的指數(shù)能夠衡量數(shù)據(jù)偏離平均值的程度以及在全部數(shù)據(jù)中出現(xiàn)的概率。因此，經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)化處理后的不同物理量的擾動之間能夠相互比較，這就為研究空間天氣因果鏈上下游耦合的關(guān)聯(lián)性分析提供了可能。目前，在研究日地因果鏈時，存在各區(qū)域不同物理量之間構(gòu)建方法、評估標(biāo)準(zhǔn)、側(cè)重點不同的問題，而SWM作為純數(shù)學(xué)的濾波方法適用于具有高斯分布的物理量，同時經(jīng)標(biāo)準(zhǔn)化處理后能夠?qū)ι舷掠螖_動幅度進(jìn)行比較，有利于從能量的角度來分析磁暴期間太陽—地磁—電離層之間能量的流動關(guān)系。

因此，本文嘗試?yán)肧WM統(tǒng)一處理各區(qū)域表征活動水平的物理量。2015—2017年處于第24個太陽活動周期的下降階段，爆發(fā)了第24太陽活動周中的最強磁暴和最強耀斑，分別被稱為“圣帕克里克”事件和“中元節(jié)”事件。選擇2015年1月1日至2017年9月31日的太陽F10.7、太陽黑子數(shù)SSN、太陽活動區(qū)面積SSA，地磁Dst、Ap、Ae指數(shù)，電離層GTEC以及“天宮一號”軌道下降速度vtg1，SWM 處理前后的原始數(shù)據(jù)和新指數(shù)（JF10.7、JSSN、JSA、JDst、JAp、JAe、JpTEC、JV）如圖9所示。利用SWM 統(tǒng)一處理得到的各區(qū)域新指數(shù)能夠明顯看到上游至下游的連鎖響應(yīng)過程。將處理前后的擾動進(jìn)行對比，經(jīng)過白譜法處理后的新指數(shù)JF10.7、JSSN、JSA及JpTEC明顯去除了F10.7指數(shù)、SSN、SA 及GTEC中太陽活動周的下降趨勢。對比兩個事件中的新指數(shù)：“圣帕克里克”事件中太陽活動指數(shù)較小，地磁Dst 及Ae 指數(shù)的原始值和新指數(shù)均較大，電離層JP指數(shù)較大，中高層大氣JV指數(shù)較小；“中元節(jié)”事件中太陽活動指數(shù)較大，地磁Ap 指數(shù)的原始值和新指數(shù)均較大，電離層Jp指數(shù)較小，中高層大氣JV指數(shù)較大。這可能是由于“圣帕克里克”事件中激波快速壓縮，導(dǎo)致南向磁場顯著增強，且南向持續(xù)時間更長造成的。

圖9 F10.7、SSN、SA、Dst、Ap、Ae、GTEC、v tg1原始數(shù)據(jù)與SWM 處理后新指數(shù)JF10.7、JSSN、JSA、JDst、JAp、JAe、JpTEC 和JVFig.9 The original data of solar F10.7,SSN,SA,geomagnetic Dst,Ap,Ae,ionospheric TEC,orbital descent velocity of Tiangong-1(black lines)and SWM-derived indices JF10.7,JSSN,JSA,JDst,JAp,JAe,JpTEC and JV

5 結(jié)束語

本文綜述了SWM方法的基本原理和算法過程，以及基于SWM研究磁暴及地磁平靜期間的電離層擾動的主要研究結(jié)果。與傳統(tǒng)方法MMM/RMC的對比結(jié)果表明，SWM應(yīng)用于電離層擾動提取具有以下優(yōu)勢：1）對電離層驅(qū)動源更敏感；2）SWM提取后的擾動服從正態(tài)分布，有利于從統(tǒng)計角度描述擾動，使擾動分級成為可能；3）隨著GNSSTEC 臺站布網(wǎng)完善，基于SWM構(gòu)建的Jp、Jr、Js指數(shù)能夠提供更準(zhǔn)確的一維到三維、全球到局地的電離層擾動描述。同時，SWM為研究日地因果鏈上游至電離層擾動提供了新的研究方法。將SWM推廣至其他空間天氣數(shù)據(jù)，將有助于再現(xiàn)空間天氣擾動在不同情況下的變化趨勢，并最終實現(xiàn)空間天氣的定量預(yù)報，進(jìn)而提升空間天氣學(xué)及其相關(guān)應(yīng)用在其他領(lǐng)域的重要作用。