高纬电离层气候学特征研究——EISCAT雷达观测及与IRI模式的比较

利用1988～1999年欧洲非相干散射EISCAT(EuropeanIncoherentScatter)雷达观测数据,对不同太阳活动周相、不同季节的极光椭圆区电离层F区电子密度进行统计分析,研究其气候学特征,并与IRI 2 0 0 1模式比较.EISCAT观测到的电子密度显示出显著的太阳活动高年“冬季异常”和太阳活动低年半年变化等现象.EISCAT实测电子密度随时间和高度的平均二维分布和5 0 0km高度以下总电子含量TEC ,从总体来看与IRI 2 0 0 1模式预测结果符合较好.但高年在TEC达到最大值前后,IRI 2 0 0 1模式预测的电子密度高度剖面与EISCAT观测结果有显著差别:F2 峰以上IRI 2 0 0 1模式预测的电子密度过大,造成TEC明显高于雷达观测值.另外,在太阳活动下降相,EISCAT观测显示出明显的半年周期季节变化特征,但IRI 2 0 0

磁暴期间极光椭圆与极盖区电离层效应比较研究——F区负暴

联合利用EISCAT和E Svalbard非相干散射雷达数据 ,研究 1 997年 5月强磁暴期间向阳侧极盖与极光椭圆区电离层F区负暴 .发现在磁暴主相和恢复相初期 ,极光椭圆和极盖区电离层都在大约 1 90km高度出现类似F1的峰 ,F2主峰完全消失 ,F区电子密度大幅度下降 .但离子温度的变化在两个区域很不相同 ,在极光椭圆区大幅度升高 ,而在极盖区没有显著变化 ,反映出引起F区负暴的主要机制在两个区域不尽相同 .强对流电场引起大气焦耳加热与离子增温而使O+ 离子消失的化学反应速率增大所导致的电离损失 ,对极光椭圆区负暴起主要作用 ;而输运过程 ,特别是持续长达数小时的沿场上行离子流 ,对极盖区负暴起重要作用 .磁暴主相期间 ,当EISCAT雷达位于等离子体对流涡旋转换区下方时 ,在无焦耳加热与离子摩擦增温的情况下 ,观测到由顶部电离层O+

高纬电离层特性的实例研究

本文利用EISCAT雷达资料讨论磁层-电离层耦合的高纬电离层效应。研究表明,即使在夏季极昼情况下,磁扰期间的磁层过程对高纬电离层形态的影响也远大于太阳紫外辐射的作用。高能粒子沉降使电离层E层的电子密度大大增加;而磁层对流速度变大会使F层内电离复合加强。因而,磁扰时经常出现n_e(E层)>n_e(F层)的情况。此现象不仅与宁静时完全相反,而且与中低纬电离层形态变化也有很大差别。

极光区电离层中TID谱的非线性演变

本文利用欧洲非相干散射雷达数据,分析研究了极光带静日电离层行扰,得到较高F区中非线性波-波相互作用的实验证据.TID动态频谱与一维波数谱显示等离子体参量起伏(不规则性)时空尺度由长周期向短周期、由小波数向大波数演化;双谱与作用密度时变率表明有一系列连锁式非线性三波共振相互作用发生.重力波波数随高度的变化说明在较高F区出现了重力波的过反射(over-reflection).简要讨论了引起过反射的波-流相互作用.重力波的反射及其波数的弱频散性有可能使非线性三波相互作用共振条件得以满足.

电离层诸参量对大气重力波的响应与重力波参数反演

本文利用欧洲非相干散射雷达数据,分析研究了电离层不同等离子体参量对大气重力波的响应之间的关系.应用这种关系,发展了一种在垂直于地磁场的电场可以忽略等简化假设下,由电子密度和离子沿场速度的同时测量数据,反演求解较高(约250km以上)F区中引起TID的重力波传播参数的方法.用此法对一典型TID事件进行分析计算,所得结果与全波解数值研究结果很好符合.

极光区电离层特性和磁层-电离层耦合

本文用EISCAT雷达的综合资料,分析了磁静条件下极光区电离层的季节、昼夜变化,与磁扰时的特殊形态进行了比较,讨论了磁层-电离层耦合对电离层形态的影响.