气辉辐射的光化学反应过程及其对大气波动响应的观测与研究

Atmospheric airglows are products of photochemical reaction processes in the middle and upper atmosphere. Fluctuations in the atmosphere have strong effects of modulation on airglow radiations. Therefore, airglows are very important tracers of atmospheric dynamics and photochemical processes. Observations of airglow have become powerful tools for atmospheric detections, and have widely used in ground-based and satellite atmospheric remote sensing. This project will mainly focus on observations and theoretical researches on airglow radiation photochemical processes and responses of airglows to atmospheric fluctuations, which are two closely related scientific topics. In this study, we will use observation data of our developed all sky airglow imager and airglow spectrometer in recent years, and combined with the satellite observations on the temperature distribution, airglow radiation and chemical composition distribution, and also airglow photochemical theory model, to carry out studies on airglow photochemical reaction mechanisms and their responses to atmospheric waves. Aims of this project are to clarify photochemical mechanisms of airglows and their responses to atmospheric waves with different parameters. These studies will provide theoretical basis for using airglow observations to detect and extract atmospheric photochemical process and wave information.

大气气辉辐射是中高层大气中光化学反应过程的产物，中高层大气波动对气辉辐射具有强烈的调制作用。因而大气气辉辐射可以作为中高层大气动力学和光化学的重要示踪剂，从而成为中高层大气遥感的有力工具，并被广泛地应用于地基和卫星的大气探测。本项目将主要聚焦于气辉辐射的光化学过程以及气辉辐射对大气波动的响应过程这两个紧密相关的科学问题开展观测和理论研究。在本项目研究中，我们将利用我们团队自主研发的全天空气辉成像仪和气辉光谱仪在近几年的观测资料，结合卫星对大气温度分布、气辉辐射分布以及化学成分分布等探测资料，同时利用气辉的光化学理论模式，开展气辉辐射光化学反应机制以及气辉辐射对大气波动响应过程的研究，揭示中高层大气气辉辐射对不同参数大气波动响应的差异和变化规律，为利用气辉辐射来探测和提取大气波动信息提供理论和实验依据。

大气气辉辐射是中高层大气中光化学反应过程的产物，中高层大气波动对气辉辐射具有强烈的调制作用。因而气辉辐射可作为中高层大气动力学和光化学的示踪剂，从而成为中高层大气遥感的有力工具，并被广泛应用于大气的地基和卫星探测。本项目主要利用子午工程设备和自主研发的全天空气辉成像仪的多年观测数据，重点研究了重力波等波动过程和赤道等离子体泡等不规则体的形态特征、激发机制、发展演化过程以及中高层大气的响应特征，研究了太阳高能粒子沉降对中高层大气的扰动，还对比了国际模式计算的热层风场数据和FPI观测风场数据的差异，指出了数据反演的新方法。.通过分析子午设备和自主设备的气辉观测数据，研究了俄罗斯喀山地区重力波的传播方向与发生频率，结果显示冬季激流可能是冬季重力波的重要激发源，对流系统是其他季节重力波的重要激发源。通过分析中间层大气潮涌事件，发现OH气辉辐射层高度范围内的风场几乎垂直于潮涌事件传输的方向，有助于理解中间层大气潮涌事件演化过程。对热层气辉数据的分析，发现等离子泡的边缘通常伴随着明显的等离子体增强结构。个例研究表明观测到的赤道等离子体泡类波的特殊结构形态可能是由低层大气的台风引起的大气重力波所引发，并首次通过气辉设备观测到磁暴期间出现在日出附近的电离层等离子体泡的自东向西漂移。以上多项研究的结果表明，利用气辉观测数据进行研究分析，加深了我们对气辉辐射的光化学反应过程及其对大气波动响应的认识。.