中纬地区电离层与低层大气耦合及电离层效应研究

电离层/热层－低层大气系统明显的特点是其变化性受太阳控制的同时强烈地受到来自低层大气的影响，但迄今为止，电离层对不同激发源以及不同形态的低层大气扰动在响应上的差异及机制的研究还很不深入，重要原因之一是观测手段的限制。本项目拟采用理论、多种资料的综合及数值模拟相结合的方法，以电离层效应和声重波传播研究为主线，侧重研究中纬地区扩展－F的发生与声重波的频率、振幅等的关系，分析中纬地区扩展－F的异常表现，探索电离层对不同扰动事件响应的规律性。本项目的重要创新性表现在拟根据不同资料的特点（例如测高仪的小时值，高频多普勒在大体特定高度上的时间连续值，TEC数据沿高度的积分值等不同特点）采用多种资料的综合，进而分析不同形态响应与源区的对应，并与数值模拟结合对结论进行必要的验证；分析来自低层的大气扰动与扩展－F发生率的相关，特别侧重于中纬地区。该研究为中纬扩展―F的特性，特别是其触发机理研究提供重要依据。

在国家自然科学基金委的大力资助下，中纬地区电离层与低层大气耦合及电离层效应研究基本上按照项目研究计划如期开展并顺利完成。本项目以电离层效应和声重波的发生、发展特性为主线，基于地基北京大学高频多普勒观测及子午工程数字测高仪及VHF雷达的观测数据以及天基C/NOFS卫星的观测数据，主要研究了典型扰动引起的电离层效应及中纬电离层不规则结构与重力波的频率、振幅等的关系。所取得的重要结果主要有：（1）电离层效应方面：强烈热带风暴影响期间，在白天电离层中出现了类似扩展F的弥散回波描迹，该描迹多集中在北京地方时08:30-11:30之间，且多数趋于正向频移；（2）夜间扩展F与较大振幅的声重波之间存在密切的联系；（3）日间类扩展F亦可称之为upper E region不规则结构不仅具有出现时间几乎覆盖整个白天、持续时间较长、与其他扰动伴随等特征还与较小幅度的声重波之间存在密切的关系等特性，这些电离层响应特征及电离层不规则结构特性部分已在Chinese J. Geophysics，及Sci. China Tech. Sci.及空间科学学报上发表，部分成果正在进一步的整理和发表中。该项目研究的顺利进行和圆满完成，不但成功地揭示了采用综合手段有力地反映低层大气扰动产生的电离层效应及重力波与电离层不规则结构之间的联系。同时对深入研究电离层/热层与低层大气及岩石圈的耦合方面提供了重要丰富的证据。