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理論模式簡介:

一、熱電離層電動大氣環流模式(TIE-GCM)
The NCAR Thermoshphere-Ionosphere-Electrodynamics General Circulation Model(TIE-GCM),即熱大氣層電動大氣環流模式,為一個耦合熱電離層系統的綜合性、第一原理性、三維的代表,此耦合熱電離層系統包括中層和低層動力領域的自協調解決方案。此模式解出每一時間距離中,中性和離子種類的三維動量、能量和連續方程式,在交錯垂直網格的每一壓力表面上使用了半隱式、四階、中心有限差分方式。熱電離層電動大氣環流模式可藉由串列或平行列模組的型態,執行於多種平台上,包括Linux工作站和超級電腦。時間距離通常為120秒。

標準低解析度網格參數為:
球地圖座標
緯度:-87.5°至87.5°,每5°增加一次
經度:-180°至180°,每5°增加一次
高度:壓力程度從-7到+7,每H/2增加一次
下邊界:~97公里
上邊界:~500至~700公里,依據太陽活動而定

二、優點
•耦合的熱氣層及電離層系統準確且自我一致的計算。
•計算所有重要的航空參數及次要物種。
•太陽驅動力能藉由代理模式及測量來說明。
•極光驅動力能藉由經驗關係、電離層電動力學的同化映射過程中的輸出值,以及像
 是the LFM的磁層模型來說明。

三、假設
流體靜力假設,重力常數,穩定狀態下的離子與電子能量方程式。離子動量方程式現在還未能明確的解開;離子速度包含E×B飄移。氫、氦及他們的離子目前沒有包含在模式內。簡化的關係用於光電子加熱。電子熱和通量轉移的上層邊界條件是以經驗為依據的簡單說明。二氧化碳還未能明確解決,但可以說明假設擴散平衡。渦流擴散使用簡化的方程式。

四、輸入
•F10.7每日的指數及其81天的中心均值。
•Kp指數;或行星際磁場及太陽風;或特定的跨帽電位和半球功率。

五、輸出
w輸出場在三維空間加上時間中說明:
•重力位:壓力面的高度(cm)
•溫度:中子溫度、離子溫度、電子溫度(K)
•中性風:緯向、經向、垂直(m/s)
•組成:O、O2、NO、N(4S)、N(2D)、O+、O2+、N2+、NO+、N+、Ne
•位能:用地磁及地理座標表示