《暴時熱層大氣密度對行星際擾動的回響時間研究》是依託武漢大學，由周雲良擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：暴時熱層大氣密度對行星際擾動的回響時間研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：周雲良
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
利用由CHAMP/GRACE衛星先進加速度儀數據反演得到的熱層大氣總質量密度（數據精度高、時間連續、時空覆蓋廣）、以及大氣密度經驗模式和電離層熱層耦合理論模式，開展數據分析和數值模擬，分析磁暴期間熱層大氣密度的時空變化規律及其形成機理；研究太陽風/行星際磁場參數對暴時熱層大氣密度擾動的影響，探尋暴時大氣密度擾動的有效控制參量/參量組合；分析暴時熱層大氣密度擾動對到達磁層頂後的有效控制參量/參量組合的回響時間,並研究該回響時間的分布規律。.這是國際關注的前沿課題，對深入理解太陽風-磁層-電離層-熱層耦合過程具有重要的科學意義；同時對改進現有熱層大氣密度模式，進而對低軌道太空飛行器的精密定軌和軌道預測等工程領域具有重要的套用價值。
結題摘要
熱層大氣總質量密度（簡稱熱層大氣密度）與低軌道飛行器所受的大氣拖曳阻力緊密相關，直接影響衛星軌道穩定性及壽命。暴時，太陽風攜帶的能量經過磁層-電離層-熱層耦合和相互作用後進入地球空間，使熱層大氣密度時空分布發生顯著變化。本課題利用CHAMP/GRACE 所測量的大氣密度數據及已有的大氣模式，在深入了解暴時熱層大氣密度擾動的時空分布特徵及其形成機制的基礎上，聯合利用OMNI數據，研究到達磁層頂後的太陽風/行星際參數對暴時熱層大氣密度擾動的影響，確定對暴時熱層大氣密度擾動的有效控制參量或參量組合；重點分析暴時熱層大氣密度擾動對到達磁層頂後的有效控制參量或參量組合的回響時間，並研究該回響時間的分布規律。研究結果表明：（1）擾動期間，整體上在太陽風/行星際參數擾動之後的數個小時後，熱層大氣密度顯著增長。(2)通過模式模擬發現，暴時CHAMP衛星軌道附近的焦耳加熱、分子氧含量、中性大氣溫度急劇上升，與熱層大氣密度急劇上升緊密相關。（3）選取2000年到2006年期間大磁暴事件，統計分析熱層大氣密度擾動與多種太陽風/行星際參數的關係，結果表明重聯電場Em與行星際磁場強度B與暴時大氣密度擾動有較好的相關性。（4）暴時大氣密度擾動相對於Em和B兩參數變化存在時間延遲。對於參數Em來說，最可幾延遲時間在高緯和低緯分別約為1.5h和4.5h，沒有明顯的地方時依賴；在中緯地區，除了正午扇區外最可幾延遲時間約為6h，大於低緯地區最可幾延遲時間。對於參數B來說，延遲時間分布較分散；最可幾延遲時間具有明顯的地方時依賴，正午/午夜扇區延遲短於晨昏扇區。（5）中低緯地區，當B較大時，B對大氣密度擾動的線性控制因子增大；而當Em較大時，Em對大氣密度擾動的線性控制因子出現“飽和”趨勢。（6）磁暴類型不同，參數Em和B對暴時大氣密度擾動的影響不同。Em對大氣密度擾動的影響在CIR磁暴中較強，而在CME磁暴中較弱；此外，Em和B兩參數對暴時大氣密度擾動的影響存在地方時依賴性。（7）軌道平均的大氣密度滯後Em約為0-4.5h，該延遲時間沒有明顯的高度依賴；當延遲時間小於3h時，擾動越強，延遲時間越短。對於參數B而言，軌道平均大氣密度相對B的滯後時間較分散，整體上約為-1.5-10.5h。這些研究結果對深入理解太陽風-磁層-電離層-熱層耦合過程以及暴時大氣密度擾動特徵具有重要的科學意義。
