重力波驅動中緯度Es層場向不均勻體研究

《重力波驅動中緯度Es層場向不均勻體研究》是依託武漢大學，由陳罡擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：重力波驅動中緯度Es層場向不均勻體研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：陳罡
• 依託單位：武漢大學

項目摘要

偶發E層是電離層中特殊的區域，其電漿來源，其形成機制，它包含的不均勻結構特徵都是科學家感興趣的研究對象。本申請項目旨在對中緯度Es層場向不均勻體的形態和激發機制開展研究。通過多種探測手段和設計的探測網路，觀測中緯度多種尺度Es層場向不均勻體，研究重力波在不均勻的形成過程中的作用。在分析觀測數據的基礎上，通過重力波和不均勻體兩種現象的關聯性，研究電導率和電場是如何變化而引起沿磁場排列的不均勻體的。本項目在觀測技術上，首次利用四部T型布局的測高儀探測電離層中的不同尺度重力波，估計重力波在水平面的傳播方向，並研究Es層最大頻率foEs和遮蔽頻率fbEs與不均勻體的關係。同時，利用位於鹹寧、主波束方向垂直於武漢上空100km處磁場的對數周期天線陣列探測不均勻體的布拉格散射回波；位於崇陽的MST雷達會用於研究高層大氣中的重力波現象；還考慮將全天空氣輝成像儀加入到重力波的觀測中來。

結題摘要

在2015至2018年間，申請人完成了申請中提交的所有內容，解決了預計的關鍵科學問題。建立了多基站的電離層觀測系統並使用子午工程海南富克的VHF相干散射雷達對電離層不均勻體開展了觀測研究，發展了一套不均勻體回波的處理和定位方法，積累了大量的寶貴數據，對電離層不均勻體和擾動的動力學過程和物理機制開展了深入的研究。基於四年來的研究成果，發表了SCI文章11篇，大多數文章發表在JGR和IEEE TGRS上。依託此課題畢業博士生5人和碩士生2人，在讀5名博士生和3名碩士。主要研究成果包括： 1.自行組建探測實驗對日食的電離層效應進行了觀測，發現日食引起的重力波擾動E區電漿，同過K-H不穩定性引發的場向不均勻體； 2. 通過比對E區不均勻體QP回波的正負向與電離層測高儀南北向漂移速度的統計特徵，發現當電漿泡漂移速度為南/北向時，準周期回波呈現負/正向傾斜，由此認為背景風場對不均勻體回波的形態有控制作用； 3.觀測發現在白天有電漿泡出現，這是很罕見的現象。兩小時後不均勻體以擴展F的形式出現在邵陽測高儀的上空。觀測到的應該是夜間電漿泡沿磁力線向北漂移變成的化石結構。 4.利用中國地區的流星雷達和測高儀研究了2013年SSW期間大氣和電離層的回響，發現準16天行星波增強了高太陽活動下電離層和低層大氣的耦合，而風場是主要的驅動力； 5.利用測高儀和都卜勒探測儀觀測了2011年名古屋海嘯期間的電離層回響，研究海嘯引起的重力波的特徵，並對海嘯源進行了精確定位。