2013年极区平流层爆发性增温期间我国昆明地区临近空间大气波动特性研究

利用2012-12-01—2013-02-28期间昆明站与120°E子午链附近5个台站流星雷达观测的大气风场数据,分析了2013年极区平流层爆发性增温(stratospheric sudden warming,SSW)事件对昆明地区临近空间平均风场、大气潮汐波的影响.结果表明2013年SSW期间,昆明站纬向东向风快速减弱并转向,北向风异常增强,周日潮汐和半日潮汐振幅均出现明显下降.结合小波分析结果发现:2013年SSW期间行星波有幅度增强现象,但主导准周期在不同纬度和不同时间表现不一致;昆明站垂测仪的foF2数据表现出明显的潮汐波状变化结构;行星波和半日潮汐的相互作用可能是临近空间调制电离层的主要机制,其耦合机制有待进一步研究.

平流层突发性增温及其前后期平均环流特征

从1955至56～1987至88年的33个冬季的14个突发性增温过程(简称SSW)中,选出5个最强的加以平均,分析了增温期及其前后期的平均环流特征。结果表明:(1)30hPa极点温度与30年平均温度距平值,增温期为17.1℃,前、后期分别为-4.7℃和-8.9℃。(2)在500hPa和50hPa高度场上,增温期比其前、后期波数都少,经向度较大。经向度发展和极涡分裂为二的现象首先出现在对流层。(3)5次SSW均属北太平洋增温,其相应的年份都是平流层由冬转夏,即季变“迟”的年份。

2009年1月平流层爆发性增温期间全球电离层响应的研究

2009年1月平流层爆发性增温(Stratospheric Sudden Warming,SSW)事件是有记录以来最强、持续时间最长的一次主增温事件(Major Warming Event,MWE),期间太阳活动和地磁活动均处于较低的水平,因此非常有利于研究电离层对平流层增温事件的响应情况.本文利用COSMIC(Constellation Observing System for Meteorology,Ionosphere,and Climate)系统提供的掩星数据,使用Kriging方法分别构建了此次SSW时期以及平静期的电离层N_mF_2,h_MF_2和110～750 km高度范围的垂直积分TEC(简称VTEC)地图,同时从全球定位导航卫星系统服务组织(International GNSS Service,IGS)发布的全球电离层TEC地图(Global Ionospheric Maps,GIMs)中提取了日固坐标系(Sun-fixed,地磁纬度和地方时)下全球TEC地图.通过对比发现,SSW期间与平静期相比,地磁纬度中低纬电离层参数存在早晨上升,下午和夜间下降的现象.利用OSTM/JASON-2卫星高度计观测值进行验证后的结果显示,此前研究均未有提及的夜间时段电离层参数N_mF_2,h_mF_2和TEC(VTEC和IGS TEC)下降现象的确存在.

2003—2011年平流层顶抬升事件的SABER/TIMED观测

利用2003-2011年的SABER/TIME）温度数据观测发现,在2006年、2009年和2010年北半球高纬（70°N）的冬季（1-3月）发生了＂平流层顶抬升＂.在这3次事件中,1月末-2月初的-50 km和-80 km高度处分别出现了温度的极大值-260 K和-230 K,即平流层顶的高度突然由原来的50 km左右上升至80 km左右,这就是平流层顶抬升事件;随着时间的推移,抬升的平流层顶的高度逐渐下降直至恢复到原有位置,与此同时其温度由-230 K上升至-260 K.值得注意的是,虽然在极区的每年冬天都发生平流层突然增温事件,但是只在伴随着极涡分裂的平流层突然增温事件后出现平流层顶抬升.此外,在发生平流层顶抬升事件的冬季里,高纬的重力波活动在1月末-2月初的-80 km高度处突然增强,对应着平流层顶的抬升时间和高度;在2月份之后,重力波活动在75 km以下逐渐增强、在75 km以上逐渐减弱,同时抬升的平流层顶也不断下降.通过重力波活动与平流层顶抬升事件的相关性分析,表明重力波活动可能对平流层顶的抬升有重要影响.

2002～2003年SSW期间东亚扇区电离层南北赤道异常峰经向运动

研究2002~2003年平流层突然增温(SSW)期间,东亚扇区电离层赤道异常南北峰位置的变化特征.通过与该期间平流层再分析数据(温度、风速)、电离层赤道电激流(EEJ)强度、地磁活动指数以及太阳辐射指数比较,分析了赤道异常南北峰变化的机理.结果表明,在SSW期间,南北峰均出现大尺度的准16日周期性经向运动,这种经向运动(赤道异常峰位置的周期振荡)与EEJ强度变化相关,两者在准16日周期振荡上存在同相关系,而与太阳活动和地磁活动无明显关系.此外,赤道异常峰的平均位置及其准16日周期振荡的振幅都具有南北不对称性.在位置上,赤道异常南峰比赤道异常北峰更远离磁赤道,在振幅上南峰强于北峰.在南北峰位置不对称性方面,需要结合低纬度地区电离层高度的跨赤道中性风和太阳直射点等因素进行综合分析,而SSW期间大气中性风的变化可能会增加低纬度地区电离层动力学过程的复杂性.