pymsis：NRLMSIS模型的Python包装器

Pymsis是NRLMSIS模型（MSISE-00、MSIS2.0、MSIS2.1）的轻量级且快速的Python包装器。

快速入门

Web查看器：使用pymsis通过基于云的无服务器功能交互式网站。 项目主页：所有文档的位置。 API参考：有关函数中各种选项和配置的详细信息。 示例：演示如何访问和绘制数据。

几行简短的代码即可快速开始使用pymsis。

1. 在2003年万圣节风暴期间创建一系列日期。
2. 在期望的位置（经度，纬度）(0, 0)和400公里高度处运行模型。
3. 绘制结果以查看在此风暴期间400公里高度处的质量密度如何增加。

import numpy as np
from pymsis import msis

dates = np.arange(np.datetime64("2003-10-28T00:00"), np.datetime64("2003-11-04T00:00"), np.timedelta64(30, "m"))
# geomagnetic_activity=-1 is a storm-time run
data = msis.run(dates, 0, 0, 400, geomagnetic_activity=-1)

# Plot the data
import matplotlib.pyplot as plt
# Total mass density over time
plt.plot(dates, data[:, 0, 0, 0, 0])
plt.show()

注意

• 如果您有互联网连接，模型将自动为您下载和访问F10.7和ap数据。
• 返回的数据结构具有形状[ndates, nlons, nlats, nalts, 11]，但在此示例中我们只有一个点具有许多日期[ndates, 1, 1, 1, 11]。
• 数字11代表MSIS为每个输入点计算的所有物种。第一个元素是总质量密度（kg/m3）。

NRL质谱仪，非相干散射雷达扩展模型（MSIS）

MSIS模型由海军研究实验室开发。

请注意，MSIS2代码未经NRL联系不得用于商业用途。请参阅MSIS2许可文件以获取详细说明。因此，我们没有在此存储库中重新打包MSIS源代码。然而，我们提供了易于下载和提取原始源代码的实用程序。使用该代码即表示您同意他们的条款和条件。

参考文献

如果您在出版物中使用此模型，请承认科罗拉多大学空间天气预报、研究与教育中心（SWx TREC）并引用原始论文。

Python代码

Lucas, G. (2022). pymsis [计算机软件]. doi:10.5281/zenodo.5348502

MSIS2.1

Emmert, J. T., Jones, M., Siskind, D. E., Drob, D. P., Picone, J. M., Stevens, M. H., et al. (2022). NRLMSIS 2.1：将氮氧化物纳入MSIS的经验模型。地球物理研究：空间物理学，127，e2022JA030896. doi:10.1029/2022JA030896

MSIS2.0

Emmert, J. T., Drob, D. P., Picone, J. M., Siskind, D. E., Jones, M., Mlynczak, M. G., et al. (2020). NRLMSIS 2.0：全大气温度和中性物种密度经验模型。地球与空间科学，7，e2020EA001321. doi:10.1029/2020EA001321

MSISE-00

Picone, J. M., Hedin, A. E., Drob, D. P., and Aikin, A. C.，NRLMSISE-00大气经验模型：统计比较和科学问题，J. Geophys. Res.，107(A12)，1468，doi:10.1029/2002JA009430，2002。

地磁数据

如果您使用F10.7和ap数据的自动下载，请在其出版物中引用该数据。数据从CelesTrak下载，CelesTrak已填充了源数据中的缺失数据。以下给出了两个引用。

CelesTrak. https://celestrak.org/SpaceData/

Matzka, J., Stolle, C., Yamazaki, Y., Bronkalla, O. and Morschhauser, A.，2021.地磁Kp指数和地磁活动导出指数。空间天气预报，doi:10.1029/2020SW002641。

安装

安装pymsis最简单的方法是从PyPI安装。

pip install pymsis

对于最新的pymsis，您可以直接从git存储库安装

pip install git+https://github.com/SWxTREC/pymsis.git

或要本地工作，您可以克隆存储库并安装测试依赖项。

git clone https://github.com/SWxTREC/pymsis.git
cd pymsis
pip install .[tests]

远程安装

安装依赖于对NRL源代码的访问。如果下载失败或您没有互联网访问，您可以手动安装Fortran源代码，如下所示。在工具目录中提供了帮助脚本或有关如何实现此远程安装的想法。

1. 下载源代码 源代码托管在NRL的网站上：https://map.nrl.navy.mil/map/pub/nrl/NRLMSIS/NRLMSIS2.0/ 将NRLMSIS2.0.tar.gz文件下载到您的本地系统。

2. 提取源文件 需要将tar文件提取到src/msis2.0目录。

   tar -xvzf NRLMSIS2.0.tar.gz -C src/msis2.0/
   

3. 安装Python包

   pip install .