《中低緯度地區午夜之後電離層F2層增層現象的研究》是依託武漢大學，由姜春華擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：中低緯度地區午夜之後電離層F2層增層現象的研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：姜春華
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
電離層F2層增層是在常規電離層F2層的基礎上出現的一種特殊的電離層結構，其表現為電離圖F2層回波描跡分裂成兩層回波。已有觀測結果和理論研究表明，白天F2層增層是由向上ExB漂移、子午風、電漿場向擴散以及大氣重力波等眾多因素造成。目前F2層增層的研究主要集中在白天，已有較清晰的成果和結論，而對午夜之後（00:00-05:00 LT）F2層增層現象，國際上的研究報導則較少。基於此，本項目擬充分利用自主觀測數據（西南地區電離層觀測台網）和東南亞低緯電離層觀測台網的公開數據，同時結合其它觀測手段，通過組網觀測和同址多手段觀測，點線結合，長期持續密集觀測，對中低緯局部區域的午夜之後F2層增層現象展開研究，以辨明其基本特徵和時空演化過程，揭示其生成的物理機制。本項目研究，不僅可以豐富人們對夜間F2層增層現象的認識和理解，並揭示其物理本質特徵，且可為中高層大氣-電離層耦合機理的研究提供科學依據。
結題摘要
電離層F2層增層是在常規電離層F2層的基礎上出現的一種特殊的電離層結構，其表現為電離圖F2層回波描跡分裂成兩層回波。已有觀測結果和理論研究表明，白天F2層增層是由向上ExB漂移、子午風、電漿場向擴散以及大氣重力波等眾多因素造成。本項目充分利用自主觀測數據，對中低緯地區的白天和晚上F2層增層現象展開研究，揭示了F2層增層現象在我國中低緯度地區的時空演化特徵，包括日變化，季節性變化，太陽活動變化等特徵。觀測結果表明：（1）F2層增層在發展過程存在很大的不同，其運動既可以向下，也可能是向上的。在白天和晚上都可以觀測到F2層增層現象。並且F2層增層出現在頻高圖上的位置也不同，可能在正常F2層回波的中間位置或者頂部位置；（2）統計分析表明白天F2層增層主要發生在春季，冬季出現F2層增層的時間要晚於其他季節，午夜之後的F2層增層主要發生在春季。同時，本項目利用射線追蹤和TIDs擾動模型模擬了F2層增層發展的基本物理過程，模擬結果表明：（1）TIDs能夠產生F層增層現象，並且根據TIDs擾動幅度的不同，其可以產生不同形式的F層增層，和實際觀測的F層增層的形態結構相似；（2）TIDs波長越短周期越長，其對產生F層增層更有利；（3）F層分層主要是由於TIDs擾動的垂直擾動分量造成的，而其水平擾動分量並不會產生F層分層現象，水平擾動分量則可能產生擴展F回波。另外，本項目基於深度學習開發了一套自動識別F2層增層現象的算法，為統計分析提供了有力的工具。本項目揭示了中低緯度地區F2層增層時空變化特性，發現F2層增層存在不同的結構特徵。基於觀測結果發現大氣重力波/TIDs是激發F2層增層（包括白天和晚上）的一個重要因素，進一步揭示了F2層增層現象的物理機制，並且通過模擬的手段重現了F2層增層現象發展的基本物理過程，進一步完善豐富了人們對於F2層增層的理解和認識。
