低緯熱層和電離層的大氣潮汐震盪對高緯SSW事件的回響

《低緯熱層和電離層的大氣潮汐震盪對高緯SSW事件的回響》是依託武漢大學，由龔韻擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：低緯熱層和電離層的大氣潮汐震盪對高緯SSW事件的回響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：龔韻
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

發生在高緯的平流層突然增溫事件(SSW)對低緯熱層大氣結構和電離層動力學過程有重要影響。科學家們對高緯SSW事件的形成機制以及其對平流層大氣結構的影響已經有了很好的了解。然而，由於觀測資料的限制以及理論研究的不足，低緯熱層和電離層對高緯SSW事件的回響還不是十分清楚。本項目主要利用位於低緯Arecibo以及分布在其它緯度上的多台非相干散射雷達的觀測數據，並結合美國大氣研究中心的TIME-GCM模型數據，GPS TEC數據，COSMIC衛星觀測和再分析資料，詳細分析SSW期間，極區擾動向低緯傳播的過程，以及低緯90到400公里高度範圍內的熱層大氣潮汐和電離層參數的變化。由此揭示低緯熱層和電離層對SSW的回響機制，辨明SSW期間不同緯度，不同大氣層區的耦合機制；探尋低緯度熱層和電離層的耦合過程。該項目的研究有利於增進我們對大氣不同緯度的耦合過程以及低緯熱層和電離層耦合機制的理解。

結題摘要

極區平流層大氣突然增溫（SSW）是冬季極地平流層大氣發生的一種突變現象，它主要表現為高緯平流層大氣在幾天到10多天的時間範圍內，出現大幅度的增溫。研究表明極區的這一事件會對全球大氣能量的再分配起到重要的影響，各大氣層區都會對SSW事件做出回響，它會顯著的影響大氣波動在各個大氣層區的活動，甚至引起電離層各個參數的擾動。近年來，隨著地基雷達與衛星等探測手段的不斷發展以及模擬工作的逐漸深入，熱層和電離層對SSW事件的回響研究取得了較大進展，但仍然存在一些不足。本研究利用非相干散射雷達、流星雷達、AURA衛星以及MERRA2再分析觀測資料的數據，全面地分析了中低緯中間層和熱層背景風場和大尺度波動與SSW事件的相關性，以及大尺度波動與SSW的相互作用過程。研究了極區擾動向低緯傳播的過程，以及SSW期間低緯熱層和電離層的耦合過程。本課題的研究結果揭示了低緯熱層大氣潮汐波對SSW事件的回響過程；理清了SSW期間熱層潮汐波的垂直結構、傳播特性以及激發機制；辨明了SSW期間熱層和電離層午夜溫度急劇升高的物理機制；揭示了中低緯行星波以及背景風場在SSW期間的變化特性；揭示了高緯準16天行星波與SSW事件的相互作用過程。課題的研究證實了中低緯中間層和熱層大氣波動的變化與極區平流層增溫事件的相關性；揭示了SSW期間低緯熱層6小時潮汐波動的激發機制，並且發現6小時潮汐波與普遍受到更多關注的24小時和12小時潮汐波動同等重要；揭示了SSW期間，準2天、5天、16天波的變化特性；揭示了行星尺度波動與極渦的相互作用過程。本課題的研究發現了不同緯度間大氣和電離層新的耦合機制；提供了大氣在不同緯度和層區間的耦合證據；揭示了特殊空間天氣事件下我國多個緯度上的中高層大氣的變化規律。研究結果有助於進一步完善電離層和中高層大氣模式研究，為提升模式預測的精度和預報能力提供了新的理論依據。