南极中山站电离层的极区特征

本文利用 1996年的电离层数字测高仪DPS 4所测的foF2 、foE以及从美国NOAA和DMSP卫星观测估算的半球功率指数和午夜极光区赤道侧边界纬度等资料 ,考察中山站电离层的极区特征 .结果表明 ,在太阳和地磁宁静环境下 ,冬季极夜磁正午中山站处于极隙区中心时 ,电离层内的电离密度达全天的最大值 ;上、下午各有数小时间隔位于极光带内时 ,高能粒子的电离作用也很重要 ;夜间进入极盖区后 ,电子密度则很低 .夏季极昼时 ,太阳EUV辐射的电离效应使电离层电离密度比冬季值大许多 ,而且 ,日变化的最大值时间也提前了 1～ 2h .强磁扰时 ,极隙区和极光带均向低纬侧移动 ;中山站上空的电子密度会大幅度下降 .在中等扰动环境下情况更加复杂 :磁正午前后极隙区内软粒子沉降的电离强度有所减小 ,而上、下午极光区内的高能粒子电离则有较大增加 .

磁暴期间热层中性大气受热抬升的观测例证

采用AE-D卫星上中性大气数密度的观测资料 ,分析了 1 975年 1 1月内多次磁暴期间热层大气中氦和原子氧与氮分子之数密度比值的变化 .结果表明 ,磁暴对中性大气加热的理论是符合实际情况的 .低热层大气受热抬升使较高高度上的大气中质量较轻成分的数密度相对比例有明显下降 ,而较重成分的百分比则有增加 .与地磁宁静期间相比 ,在 1 40—1 6 0km高度上n(He) /n(N2 )之比值降低了一个数量级 ,而n(Ar) /n(N2 )的增幅则略大于一个数量级 .此比值的变化幅度大小随高度而变 ,但各高度上暴时变化的发展趋势是基本一致的 .

1998年4—5月地球同步轨道MeV电子通量增强事件

采用GOES 9卫星观测的能量大于 2MeV和大于 4MeV电子通量和行星际飞船ACE太阳风参数的高时间分辨率资料 ,以及磁暴指数Dst资料 ,分析了 1 998年 4— 5月期间地球同步轨道电子通量增强事件的时间和能量响应特征及其与行星际太阳风参数、磁暴和亚暴等扰动条件的对应关系 .结果表明 ,地球同步轨道相对论性 (MeV)电子通量增强事件有明显的周日变化 ,中午极大和午夜极小 .4月 2 2日和 5月 5日开始的两次大事件中 ,能量大于2MeV电子通量中午极大值上升到最大值的时间尺度分别约为 4天和 1天 ,中午极大值高于背景水平的持续时间分别为 1 3天 (4月 2 2日— 5月 4日 )和 1 6天 (5月 4日— 2 0日 )以上 .每次MeV电子通量增强事件的能量范围不完全相同 .两次大事件的上升段都对应于磁暴的恢复相 ,与太阳风动压脉冲、高速流脉冲和负Bz

南极中山站的f_0F2特征

本文利用电离层数字测高仪 (DPS - 4)所测的f0 F2和从美国NOAA和DMSP卫星观测估算的半球功率指数和午夜极光区赤道侧边界纬度等资料 ,考察中山站电离层的极区特征。结果表明 ,冬季中山站电离层内的电离生成主要取决于从磁层沉降的粒子。在太阳活动和地磁变化宁静环境下 ,磁正午极隙区内的软粒子是最主要的电离源 ,它能使f0 F2达全天的最大值 ;上、下午各有数小时处于极光带内时 ,高能粒子的电离作用也很重要 ;夜间进入极盖区后 ,电子密度则很低。夏季太阳辐射电离效应使f0 F2值比冬季增加 1— 1 .5MHz,而其日变化的最大值时间也提前了 1— 2hr。发生很大扰动时 ,极隙区和极光带的位置均向低纬方向移动。若中山站日间也处于极盖区内时 ,电子密度会大幅度下降 ,并常接收不到电离层回波的信号。在中等扰动环境下情况更加复杂。由于高纬电离层对流速度很高 ,离子 /中性分子间的碰撞复合系数就很大。热层中性大气全球经向环流对高纬电离层电子密度的增加无显著作用。磁暴期间中午从极隙区向南的等离子体对流对中山站f0 F2的增高也无明显影响。

在地磁学与地球重力学中的球谐分析

球谐分析在地磁学与地球重力学中得到广泛的应用.由于地球磁场与地球引力场的不同,球谐表述有所不同.地磁场的高斯分析(球谐分析)的结果表明,地磁场没有单极子,而引力场有,地磁场有内外源场之分,而地球引力场只有内源场,地磁场的球谐级数收敛快,地磁场高斯级数所用的蒂合勒让德函数是Schmidt半标准化的,而地球引力场中用的是全标准化的,地磁场的高斯系数随时间变化快,每5年产生一个IGRF(国际地磁参考场),而引力场的变化是与地质变化有关,相对于地磁场来说,是缓慢的.地磁场的高斯分析还存在一个唯一性问题.

水平速度扰动场在大波数区的各向异性

利用 MAC/SINE试验期间 Chaff火箭在67～96km高度范围测量的25m高分辨率经向和纬向速度数据,研究经向和纬向速度扰动谱特性。分析结果显示平均垂直波数谱在波数k=0.001m-1附近有一分岔点。在小于这个分岔点的波数区,经向速度谱和纬向速度谱有接近相同的谱斜率、谱振幅和特征垂直波长,并且与线性饱和谱模式相当一致。然而,在大于这个分岔点的波数区,经向和纬向速度扰动谱不但谱斜率和谱振幅不一样,而且它们的谱结构也不相同。这些差异提供了平均意义上速度扰动场在大波数区各向异性的观测证据。

冬季重力波谱饱和原因

利用19枚Chaff火箭测量的水平速度数据和几乎同时发射的19枚Falling sphere火箭测量的温度数据, 研究冬季重力波谱饱和原因. 分析结果显示冬季中层顶区域的不同高度存在大于0.04 s-1的强水平速度切变. 在一个单个Chaff火箭测量中, 在87.4 km高度观测到一个高达0.33 s-1的特强水平速度切变, 这个特强水平速度切变是中层大气曾经测量到的最强水平速度切变. 这些强水平速度切变与从温度剖面得到的Brunt-Visl频率平方共同作用产生两个Richardson number小于1/4的动力不稳定区, 表明Chaff火箭在冬季观测到的饱和重力波谱是动力不稳定的结果.

太阳活动对平流层温度的影响

利用英国气象局中层大气研究组提供的全球网格温度资料, 采用球面网格面积加权平均和垂直平均的方法计算整个平流层的平均温度, 有效地削弱了大气动力过程对温度的影响, 提取了太阳活动对平流层温度影响的信息. 结果指出, 从1992年1月～1994年9月的33个月中, 100 到1 hPa的平流层月平均温度与相应的月平均太阳射电流量F10.7呈明显的正相关, 相关系数达+0.81. 1992～1994年的3年中, 年平均平流层温度与年平均太阳射电流量F10.7之间有非常好的线性关系. F10.7增加100单位(10-22 W·m-2·Hz-1), 整个平流层温度大约上升2.27℃.