《夜間極光弧中小尺度結構的觀測與形成機制研究》是依託武漢大學，由蔡紅濤擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：夜間極光弧中小尺度結構的觀測與形成機制研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：蔡紅濤
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
極光弧是極光研究中的一個熱點。目前，我們對其背後詳細物理機制的理解還很貧乏。最近的研究發現：夜間極光弧電動力學過程表現出顯著的二維特徵（Amm et al.,2011; Marghitu et al., 2011）。這一發現突破了長期以來廣為接受的一維理論模型，但其確切的物理過程和機制還未被闡明。我們推測：極光弧沉降粒子的中小尺度空間分布對此有重要貢獻。為此，本項目聯合地面極光全天空照相和宇宙噪聲成像儀，實現對夜間極區沉降粒子能量特徵參數的高時空分辨觀測；探尋極光弧內沉降粒子特徵能量空間分布和中小尺度立體結構的演化特徵。在此基礎上，探討極光弧中小尺度結構在極區電離層電流閉合過程中的作用；辨明其與現有形成理論間的關聯,揭示其形成機制。項目研究工作有望更新我們對極光弧物理過程的理解，對深入認識磁層-電離層-熱層複雜耦合過程具有重要意義。
結題摘要
極光弧是磁層-電離層-熱層耦合過程中的一個重要現象，是極光研究中的一個熱點。本項目聯合地面極光全天空照相和宇宙噪聲成像儀，實現了夜間極區沉降粒子能量特徵參數的高時空分辨圖像獲取方法，為從沉降粒子能量的角度對夜間極光弧中小尺度結構開展觀測分析提供了重要的技術手段；利用地面全天空極光觀測數據，對極光弧激發特性、極光弧走向和傾角進行了詳盡分析研究，發現IMF By對極光強度有顯著的控制作用；極光弧走向與上行的場向電流分布關係密切。利用DMSP衛星，對比分析了太陽活動高、低年期間高緯頂部向陽側電離層離子上行隨地磁活動水平的變化特徵，發現向陽側頂部電離層似乎存在兩個效率相當的上行區域，一個位於極尖/極隙去緯度附近，離子沿開放磁力線，進入磁尾電漿片；另一個位於晨側亞極光區附近，離子沿閉合磁力線，進入向陽側到了中層邊界層；利用2009-2011年EISCAT/ESR雷達場向觀測數據，統計研究了低太陽活動期間極區E層占優電離層（ELDI）事件的發生規律及其主要特徵。研究發現極區ELDI表現出明顯的季節變化特徵：在冬季和早春發生率較高；而且表現出與之前無線電掩星觀測結果不一致的日變化特徵。 項目共發表論文11篇，其中SCI論文10篇，均標註基金資助；資助20餘人次參加學術會議，其中，國際學術會議2人次；邀請國外專家3人次來校交流講學。項目研究工作有望更新我們對極光弧物理過程的理解，對深入認識磁層-電離層-熱層複雜耦合過程具有重要意義。
