极区ELDI随太阳活动的变化特征——EISCAT/ESR雷达观测

利用1999—2011年EISCAT(EISCAT Troms? UHF)和ESR(EISCAT Svalbard Radar)雷达的场向电子密度观测数据,对比分析了两处雷达观测到的极区E层占优电离层ELDI(E-Layer Dominated Ionosphere)事件在太阳活动高、低年的统计特征。地面雷达观测表明,太阳活动水平对极区ELDI发生率的空间分布影响显著:在太阳活动高年,ELDI在EISCAT雷达处(极光椭圆区纬度)的发生率高于ESR雷达处(极尖/极隙区纬度);在低年则恰好相反。夏季似乎不利于ELDI的发生,且在该季节的变化特征不受太阳活动水平及空间位置变化的影响。两部雷达在太阳活动高年观测到ELDI的季节变化规律分别与低年期间的结果相一致:在冬季和早春,ELDI的发生率较高,其他季节发生率较低,夏季尤其低。在ELDI事件期间,两处雷达观测到事件的持续时间和电离层E层厚度随太阳活动水平的变化表现出明显差异:高年事件的持续时间总体上比低年短,低年观测到ELDI的厚度要小于高年结果;然而N_mE/N_mF_2比值及H_mE却没有表现出明显依赖。

高纬日侧电离层离子上行的地磁活动依赖性研究

本文对比分析了太阳活动高、低年期间高纬日侧顶部电离层离子上行随地磁活动水平的变化特征.按地磁活动水平,将DMSP卫星在太阳活动高年(2000—2002年,F13和F15)及太阳活动低年(2007—2009年,F13;2007—2010年,F15)期间的SSIES离子漂移速度观测数据分为三组:地磁平静期(Kp<3),中等地磁扰动期(3≤Kp<5)和强地磁活动期(Kp≥5),分别统计分析了高纬日侧顶部电离层离子上行特征的时空分布.对比分析发现:(1)太阳活动低年期间,高纬日侧电离层离子上行发生率以及上行速度峰值均是太阳活动高年的2倍多,而离子上行通量峰值只有高年的1/6-1/4;(2)在相同太阳活动条件下,地磁活动水平对日侧电离层离子上行发生率峰值的影响并不明显,但对离子上行发生率的空间分布有着显著的控制作用:电离层离子上行高发区随地磁活动向低纬度扩展,并在强地磁活动期间呈现饱和的趋势;(3)日侧顶部电离层等离子体似乎存在两个效率相当的上行区域,一个位于极尖/极隙区纬度附近,离子可沿开放磁力线上行进入磁尾;另一个位于晨侧亚极光区附近,离子沿闭合磁力线上行,有可能进入日侧等离子体层边界层.

低太阳活动期间极区ELDI的EISCAT/ESR雷达观测

本文利用2009—2011年EISCAT/ESR雷达的场向观测数据,统计研究了低太阳活动期间极区E层占优电离层(ELDI)事件的发生规律及其主要特征.地面雷达观测表明,极区ELDI表现出明显的季节变化特征:在冬季和早春发生率较高.EISCAT雷达(极光椭圆纬度)观测到的ELDI多出现在磁午夜扇区,平均持续30min;ESR雷达(极尖/极隙区纬度)观测到的ELDI多出现在磁正午附近,平均持续14min,表现出与之前无线电掩星观测结果不一致的日变化特征.在ELDI事件期间,两处雷达观测到的电离层NmE/NmF2比值和E层厚度都没有表现出显著的空间差异.事例分析证实E层电子增强和F层电子密度耗空都能够独立地导致ELDI,然而,统计分析表明上述两个过程对ELDI的形成都起着不可或缺的作用.