《暴時高-低緯耦合及其對中低緯電離層暴的影響研究》是依託武漢大學，由徐繼生擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：暴時高-低緯耦合及其對中低緯電離層暴的影響研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐繼生
- 依託單位：武漢大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
中緯和低緯赤道區電離層暴的驅動主要源自極區，是耦合的磁層-電離層-熱層系統對劇烈的太陽風暴回響的綜合結果。高緯磁層與低緯赤道電離層的電動力學耦合和源於極區的熱層大氣擾動及其與電離層的動力學耦合，對中低緯電離層暴的形成與演化至關重要。本項目擬利用收集的各種電離層參量的星載設備測量數據和地基台網觀測數據，以電離層暴特徵的統計分析為基礎、天基電離層-電漿層CT和電離層暴數值模擬為手段，研究中低緯電離層暴的形態學特徵以及高-低緯電動力學/動力學耦合對中低緯電離層暴的形成與演化的驅動作用。擬解決的科學問題是：（1）電離層暴形態學特徵的共性規律；（2）源於極區的驅動源對中低緯電離層暴生成與演化的影響；（3）暴的不同發展階段，各驅動源的相對重要性；（4）暴時低緯赤道區從頂部F層至電漿層的局地離子增強及其成因。研究結果對深化電離層暴特徵及其驅動機制的認識有重要科學意義，對災害性空間天氣預測有潛在套用價值。
結題摘要
項目執行期間，開展的研究及其主要結果如下：1、分析了2003-11-20超強磁暴期間，北美(15N至65N，70W至130W)扇區從高緯到低緯電離層暴的發展過程，結果表明，緊跟SSC，北美TEC暴首先從高緯開始形成，然後向中緯擴展，直達約35N，同時向東移動；在低緯區，TEC暴最早在主相急始(MPO)前後出現，出現時間滯後於高緯區約4h，然後向中緯和向西擴展，高緯區電離層暴相對於SSC滯後時間很短，可能與磁暴急始和初相期間太陽風能量向高緯電離層與磁層的輸入有關；低緯區電離層暴主要出現在主相和恢復相，可能與電離層擾動風發電機有關，因此有較長的時間滯後；磁暴期間，IMF的Bz分量、行星際電場Ey分量、赤道電離層電場東西分量和TEC都出現相同周期的震盪，表明暴時可能存在周期性起伏的即時穿透電場，驅動TEC周期性起伏。2、分析了2005-5-15超強磁暴期間沿35N緯圈的TEC暴變與經度和地方時的關係，發現不同經度上，TEC暴變開始出現的世界時近似相同，都出現在磁暴急始之後約6 hr；正暴出現在白天，估計與中性風驅動的F層抬升機制有關。3、分析了2006-12-15強磁暴期間沿135E子午鏈TEC對磁暴的回響，發現北半球正暴為主，南半球負暴為主，南、北半球TEC暴相不對稱，跨赤道的子午風可能引起這種不對稱性的生成。4、開展了暴時頂部電離層和電漿層的CT成像，得到在不同強度的磁暴期間，低緯區都出現近似垂直於磁力線分布的電子密度柱狀增強結構和電漿層中孤立的電離增強雲團。5、統計分析了歐洲扇區和美洲扇區從赤道到極光橢圓帶5個緯度區域的電離層暴特徵，包括電離層暴類型隨緯度、季節、磁暴暴相和地方時的分布特徵，以及電離層暴開始時間的地方時分布特徵。6、分析了中緯槽的位置變化以及引起中緯槽的位置變化的控制因素，發現AE指數和SYM-H指數與中緯槽位置的變化顯著相關，表明極光電集流和環電流對中緯槽位置的變化起重要的控制作用，南北半球中緯槽極小位置與太陽風速度Vx分量都呈顯著相關，對中緯槽極小的位置變化起主要控制作用的不是太陽風電場的極性，而是太陽風電場的大小。此外，還考察了磁偏角為零的經度兩側中緯電離層TEC的差異及其日變化特徵和頂部電離層總離子密度經度結構的多重波數特徵。研究結果對深化電離層暴特徵及其驅動機制的認識有重要科學意義，對災害性空間天氣預測有潛在套用價值。
