Validation of Ionospheric Models at Mid- and High-Latitudes: Climatological Performance of WACCM-X (SD) and TIE-GCM in foF2
Notice bibliographique
Résumé
Modelling the high-latitude ionosphere-thermosphere system is imperative to understanding the impacts of space weather on modern technology, such as communications and navigation systems. At low- and mid- latitudes, physics-based and empirical models are well-developed and capture the variability of the ionosphere to a good degree of accuracy. At high-latitudes, however, the complex chemistry and dynamics due to interactions with the solar wind and magnetosphere, added to a lack of observations, presents challenges to such models. In this study we evaluate the climatological performance of the Thermosphere-Ionosphere-Electrodynamics General Circulation Model (TIE-GCM), the Whole Atmosphere Community Climate Model with thermosphere and ionosphere extensions (WACCM-X), and the Empirical Canadian High Arctic Ionospheric Model (E-CHAIM) for the period 1950 – 2022. Model outputs are compared to observational foF2 data from the high-latitude Resolute Bay ionosonde and the mid-latitude Chilton ionosonde to assess the limitations of models in reproducing the variability of the high-latitude ionosphere. We find that TIE-GCM and WACCM-X exhibit strong winter anomaly behaviour at all times of day at high-latitude, which is not seen in observational data, making overestimates in foF2 of up to 6.15 MHz and 8.65 MHz respectively. An equinoctial asymmetry is also present at both mid- and high- latitudes, with differences in observational foF2 of up to 2.92 MHz and 2.38 MHz between March and September, respectively. We further find that including lower atmospheric forcing within physics-based models improves representation of ionospheric variability during the summertime but can cause further overestimations and winter anomaly behaviour during the winter.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,001 | 0,004 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,001 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,001 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,000 |
| Communication savante | 0,001 | 0,001 |
| Science ouverte | 0,002 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».