夜间低纬E区和谷区不规则体特征及其与赤道等离子体泡关联的统计研究

The post-sunset equatorial plasma bubble (EPB) plays an important role in the generation and evolution of low-latitude ionospheric E (ERI) and valley region irregularities (VRI) through the electric fields mapping along magnetic field lines. However, the role of EPB during post-midnight hours and the mechanism are not clear yet. On the other hand, whether the EPBs of different origin (locally-generated and drifting-in) affect the low-latitude ionospheric irregularities in different ways. Utilizing the observations by Sanya VHF radar and other instruments, this project is devoted to analyze the characteristics of ERI and VRI and statistic their correlations with EPB during post-sunset and post-midnight hours, respectively. Compare the different characteristics of low-latitude ionospheric irregularities in the conditions of locally-generated EPB and drifting-in EPB. Through this project, the different effects of EPB to the low-latitude ERI and VRI at different time will be clarified. The different roles of locally-generated and drifting-in EPBs in the generation and evolution of low-latitude ionospheric irregularities will be revealed. In the condition that without EPB, seek other factors that modify the ERI and VRI, such as sporadic E layer (Es), local atmospheric waves and the possible mechanism will be discussed.

日落后的赤道等离子体泡通过沿磁力线的电场映射，对低纬电离层E区及谷区不规则体的产生和演化具有重要作用。午夜后是赤道等离子体泡产生的另一高峰时段，然而该时段赤道等离子体泡对低纬不规则体的作用及机制尚不明确。另外，是否不同来源（本地激发和异地迁移）的赤道等离子体泡对低纬不规则体具有不同的影响？本项目利用三亚VHF雷达结合其它仪器的观测数据，统计分析在日落后和午夜后时段，低纬E区及谷区不规则体产生和演化的特征及其与赤道等离子体泡的关联；对比分析在不同来源的赤道等离子体泡作用下，低纬不规则体特征的差异。通过本项目阐明赤道等离子体泡对低纬不规则体的作用在不同时段的差异及机理；揭示不同来源的赤道等离子体泡对低纬不规则体的不同影响；明确除赤道等离子体泡外对低纬不规则体有调控作用的其它因素（如本地偶发E层、大气波动等）及可能机制。

基于电离层不规则体多手段观测数据，开展了低纬电离层不规则体产生和演变特征、F区和E区不规则体耦合研究，主要结果包括：（1）分析了夜间低纬电离层E区不规则体准周期回波、偶发E层（Es）和F区中尺度行进式电离层扰动同时发生的现象，表明中纬的中尺度行进式电离层扰动能够传播到低纬，通过电离层E-F层耦合能够调制E区产生不规则体准周期回波的等离子体不稳定性过程。（2）利用三亚甚高频相干散射雷达，发展空间干涉成像探测技术，首次给出白天电离层F区回波在太阳活动低年夏季出现较为频繁，其主要源自电离层等离子体羽状结构内米级尺度的场向不规则体后向散射，表明赤道等离子体泡能够维持垂直结构和米级尺度不规则体更长的时间，结果更新了对等离子体羽状结构的传统认识。（3）利用ICON卫星等离子体密度的观测，发现在亚洲的春秋季电离层F区顶部不规则体在8:30-10:00LT出现发生率的极小值，之后主要集中在±5~15°左右的低纬地区，并且伴随着明显的中尺度行进式电离层扰动，表明白天低纬电离层F区顶部不规则体不完全是夜间赤道等离子体泡的残余，也可能是出现在F区顶部的中尺度行进式电离层扰动。（4）利用亚洲（约120°E）和美洲（约60°W）经度区GPS总电子含量观测，发现亚洲区的日落后赤道等离子体泡千米级不规则体与太阳活动呈正相关关系。然而，在美洲部分，这种正相关在2000-2002年并不明显，这可能部分由于在太阳极大期的高发季节，GPS接收机经常失去锁定而导致的有限数据。在美洲区，不规则体发生率比亚洲区高约2倍，北半球的发生率明显低于南半球。分析认为南大西洋磁异常地区上空的粒子沉降的电离作用增强，可能导致不规则体发生率的南北不对称性。