低纬度地区中高层大气激光雷达观测

The sodium layer in upper atmosphere has been greatly improve by sodium lidar observations. Because the variability feature of the sodium layer structure, a representative sodium layer which normally characterized by a rather smooth distribution of sodium atoms in the altitude range of 80～105 km were usually obtained by long time averaging of the lidar data. The actual structure of the layer varies continuously as illustrated by the individual lidar files. The sodium layer perturbed by the dynamic processes of upper atmosphere, mostly the wave activieies, is a sort of layer structure variations and can be detected nearly at any time . Haikou, China lies in 20 oN, 110 oE, is belong to low latitude location. It's middle-upper atmosphere has a unique properties differnet from other. At present, the one in China, it is Hainan Lidar Observation Station. The purpose of this program is obtained the distribution of sodium layer density at low latitude location and other observation data using Hainan Lidar Observation Station. At same time, we can compare the data and model of Beijing, Wuhan, Hefei. The achievements of this program can fill in this blank about atmosphere characterization. It can serve Wenchang Lanch Base.

海口地处北纬20度，属低纬度地区，而低纬度地区的中高层大气有区别其他地区独特现象。钠荧光激光雷达对低纬度地区中高层大气进行研究，目前在我国还只有海口激光雷达观测站一家。本项目旨在利用与中科院空间中心共建的海口激光雷达观测站，对比北京、合肥、武汉的观测经验和计算模型，对低纬度地区中高层大气进行观测，获得低纬度地区上空钠层密度分布及其变化的探测数据，本项研究成果将填补国内空白，同时可为文昌航天发射基地的空间天气环境提供服务。

本项目是低纬度地区中高层大气激光雷达观测。目前，国内沿东经100o到120o经线上，测量中高层大气的激光雷达分在河北平泉站、北京站、合肥站、武汉站和海南站。这其中，海南站是唯一处于低纬度地区的观测站。为进行我国北半球上空钠层研究提供了探测手段，对于发展我国空间科学，增强综合国力、提高国家安全保障能力，具有十分重要的意义。.本项目主要研究内容为低纬度地区大气钠层特性，重点研究低纬度大气突发钠层特性和双钠层特性，以及对比中纬度钠层数据。观测数据表明四年时间里，7月份发生频率高，发生了33次突发钠层。突发钠层更易出现在午夜北京时间23:00到00：00时间段。突发钠层峰值高度出现93 km概率最高，平均峰值高度为93.2 km。突发钠层半峰全宽为1.6 km出现次数最多，平均值1.9 km。对比海南儋州测高仪观测是电离层数据，研究电离层突发（Es）与突发钠层相关性，分析foEs和h’Es与突发钠层关系，82%的突发钠层事件发生在Es前后1 h之内，高度为5 km范围内。研究低纬度地区大气中双钠层特性，377天观测到21个双钠层事件，发生概率为5.5%，5月份观测概率高些，有7次事件。双钠层事件发生在北京时间01:00之前，23:00和00:00发生次数各为4次，只有1次发生在05:30。对比电离层数据，foEs和h’Es与发生双钠层的相关性，87.5%双钠层事件发生在Es高度5 km范围内。与中纬度地区北京钠层数据对比，选择低纬度地区突发钠层高发的7月份数据。海口观测到突发钠层事件9个，双钠层事件1个；北京观测到突发钠层事件1个，观测到双钠层事件4个。同一天对比，海口上空钠层出现双钠层结构，持续时间123 min，但是北京没有观测到。.近年来利用钠层荧光激光雷达作为观测手段对钠层本身的特征经及借助其示踪作用对中层大气及低电离层的结构动力学及微观过程进行观测与研究，已成为当前国际空间物理、大气科学及至原子分子物理的一个研究热点。特别是海口与文昌卫星发射中心同处低纬度地区，研究中高层大气特性，对于保障卫星发射安全也有重要意义。