基于流星雷达观测的大气潮汐-电离层/热层耦合研究

Atmospheric tides play important roles in the coupling between lower atmosphere and ionosphere-thermosphere system, and significantly affect the variability of the coupled ionosphere- thermosphere system, including the ionospheric/thermosphere day-to-day variability. Atmospheric tide is global scale atmospheric oscillation, and single point observation could not well describe the tidal global distribution. Hence the lack of tidal observation is main problem in the research of the coupling between tide and ionosphere/thermosphere. Recently, based on the observations of a new meteor radars Meridian chain along the 120°E meridian, the credible mesosphere-lower thermosphere (MLT) tide can be observed. These tides can be used in tidal research. Based on the ionospheric/thermospheric observations and a series of ionospheric/thermospheric models developed by us, this project will study the influence of atmosphere tides on ionosphere and thermosphere, and analyze the roles of different physical mechanisms. This project can advance our knowledge of the coupling between atmospheric tide and ionosphere-thermosphere system, help us to improve all kinds of ionospheric/thermospheric models, and enhance our knowledge of the coupling between the ionosphere-thermosphere system and atmosphere below.

大气潮汐在低层大气-电离层/热层耦合过程中起到了关键作用，对电离层-热层耦合系统有着显著影响，部分控制了逐日变化等电离层/热层变化特征。大气潮汐是全球尺度的大气震荡，单点潮汐观测无法很好的描述潮汐的全球变化特征，因此潮汐观测的不足一直是潮汐-电离层/热层耦合研究首要限制。中科院地质地球所新的北半球东经120度子午流星雷达台链，能够有效观测中间层-低热层MLT区潮汐风，为该类研究提供了可靠的全球潮汐观测保障。申请人计划基于子午流星雷达台链等自主观测和自主开发的系列电离层/热层理论模式，研究大气潮汐对电离层/热层不同参量的影响，并分析不同物理机制在其中的作用。本项目不但有利于加深我们对于大气潮汐-电离层/热层耦合的认识，进而有助于改进各种电离层/热层经验模型和理论模式，还有助于加深我们对于中低层大气-电离层/热层系统耦合过程的认识，对当前电离层/热层物理学研究和相关空间天气研究都有重要的意义。

本项目的研究方向为“基于流星雷达观测的大气潮汐-电离层/热层耦合研究” 项目自2017年启动以来，围绕大气潮汐-电离层/热层耦合研究方向开展了系统研究，在中高层大气潮汐变化性研究、热层中性大气变化性研究、电离层-中高层大气耦合模拟研究等领域取得一系列进展和研究突破。.在中高层大气潮汐变化性研究方面，基于TIMED/SABER温度观测数据、TIMED/TIDI风场观测数据和地基流星雷达链风场观测数据提取了中间层-低热层MLT区域中性大气温度和水平风等参数的波数谱，获得了高时空分辨率的MLT区非迁移大气温度和水平风潮汐数据，分析了其时空分布的气候学和天气学（逐日变化）特征。.在热层中性大气变化性研究方面，基于TIMED/GUVI热层气辉观测数据反演的系列热层参数，分析了热层密度和O/N2比的变化特征，进行了相应的建模工作，并分析了相应热层参数中的季节变化特征。.在电离层-中高层大气耦合模拟研究方面，基于GCITEM-IGGCAS模式，通过修改模式底部边界条件在模式底部边界添加大气潮汐的方式，研究了大气潮汐对于电离层-热层系统的影响。.2017年以来，上述工作共正式发表了12篇国际SCI学术论文。