《中間層大氣結構和波動對高緯SSW事件的回響》是依託武漢大學，由甘泉擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：中間層大氣結構和波動對高緯SSW事件的回響
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：甘泉
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
高緯SSW事件對中高層大氣結構和動力學過程有重要影響。目前，科學家們對SSW事件的形成機制及在SSW事件期間平流層大氣結構的變化已有了比較全面的了解。但限於觀測資料和理論研究的不足，SSW事件對不同緯度中間層大氣的影響還不甚清楚。本項目將使用我們收集整理的多個衛星觀測數據和再分析資料，同時結合地基雷射雷達觀測資料詳細研究SSW期間不同緯度中間層大氣結構和波動變化與SSW事件的因果關聯。辨明SSW期間不同緯度、不同大氣層區的耦合機制。本項目的實施將增進我們對大氣垂直和水平耦合過程的認知。
結題摘要
在該基金的資助下，我們對研究計畫中提出的相關科學問題做了比較全面、系統的科學研究。這些科學問題包括：（1）平流層爆發性增溫的特性；（2）CMAM模擬的大氣周日潮汐與全球觀測的定性和定量比較；（3）中間層準6天波對SSW事件的回響；（4）準6天波對電離層／熱層的影響；（5）中間層大氣溫度對11-year太陽活動周期的回響。這些工作主要基於衛星（e.g., TIMED）全球觀測和全球總環流模式（e.g., TIME-GCM, CMAM）的模擬。主要研究成果可概括如下：（1）通過對31-year CMAM模擬的周日潮汐的詳細評估，我們認為CMAM很好的再現了周日遷移和非遷移潮汐的垂直和水平結構，季節和年際間變化（如：準2年變化），這說明CMAM模擬出的周日潮汐具有可靠性，可用於進一步研究周日潮汐與不同時間尺度的自然變化的耦合效應（如：SSW，ENSO，MJO 等等）; （2）通過分析多個衛星觀測資料和全球總電子濃度資料我們發現，強準6天波活動可引起兩種不同性質的電離層／熱層變化。其一：在多個電離層／熱層的診斷參數（如：TEC）中均發現了與準6天波基本同步的準6天振盪；其二：在準6天波最強的活動期間，全球低緯TEC和O/N2出現整體下降。從觀測的角度看，這種整體的下降與準6天波的耗散／破碎引起的背景流變化有著很強的相關性。為進一步說明準6天波向上耦合的物理機制，我們用TIME-GMC模擬了6天波的活動。通過對模擬結果的診斷，我們認為電離層／熱層的準6天振盪源於準6天波對E區發電機效應的調製作用。同時，模擬結果沒有再現觀測中背景TEC和O／N2的整體下降，這可能因為模擬被設定在了春分點（3月21日），而觀測的最強準6天波活動在5月份。值得注意的是，模擬結果還反映出了電離層和熱層主要參數表現出明顯的周日與半日變化。通過對這些參數的傅立葉分析，我們認為這類短期變化主要歸因於準6天波和潮汐的非線性相互作用。該相互作用導致了潮汐的變化和子波的產生，從而引起電離層和熱層的周日與半日變化。（3）基於31年的CMAM模擬數據，我們還定量研究了11年太陽活動周期對中間層溫度的影響。研究發現，11年太陽活動可通過熱力學和動力學兩方面引起中間層溫度的變化。其中，後者在SSW期間被放大和加強。
