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【Swarm星座解秘赤道地区GNSS中断的数学规律】欧洲航天局Swarm卫星群最

【Swarm星座解秘赤道地区GNSS中断的数学规律】欧洲航天局Swarm卫星群最新研究揭示,全球导航卫星系统(GNSS)信号丢失事件遵循重尾幂律分布,而非传统认知中的正态分布。该发现为预测极端空间天气事件对导航系统的风险提供了全新数学框架。研究基于Swarm卫星实测数据,系统分析了GNSS信号中断事件的统计分布特征。结果显示,事件分布呈现典型的幂律行为:小型信号扰动频繁发生,中等规模事件数量递减,而大型中断事件的发生概率虽低却衰减缓慢。这种分布形态与正态分布(钟形曲线)形成鲜明对比——后者对极端事件的预测概率极低,几乎可忽略不计。在幂律分布框架下,极端事件并非统计异常值,而是该分布的内在组成部分。图表中橙色点群代表的GNSS信号丢失事件集成功率,集中分布在概率曲线的远右尾部,这一区域正是罕见但高影响事件的聚集区。此类事件虽发生频率低,却构成了实际应用中的主要风险来源。该幂律分布具有尺度不变性特征,即在不同时间尺度或测量单位下,分布形态保持自相似,表明电离层扰动不存在单一的"典型"强度。这一特性解释了为何偶发的极端扰动能在实际应用中占据主导地位,尽管绝大多数时段的观测数据看似平静。该研究成果已发表于《空间天气与空间气候杂志》(2025年第15卷30期),论文标题为《电离层密度波动集成功率的间歇性特征》,由Ghadjari、Knudsen、Balasis与Skone共同完成。研究为电离层电动力学建模和GNSS系统可靠性评估提供了重要的统计物理基础,对提升空间天气预报能力具有直接应用价值。