海啸所引发的大气重力波之传播特性研究

本项目计划对海啸所引发的大气重力波进行数值模拟，拟揭示此类重力波在中高层大气中的传播特性以及大气电离层对其之响应。大气重力波普遍存在于大气层中并通常会从大气的低层向大气的中高层传播。产生大气重力波的波源通常有雷暴飓风，地震，海啸，云层热效应等等自然和气候变化。海底地震或火山喷发所引起的海啸，会激发一种在大洋面上穿行的长波，被科学界定性为浅水重力波，其波长远大于水的深度，其传播速度较快。而强烈的海啸所引发的大气重力波，在传播至大气电离层之后所引起的波扰迹象已被日本科学家用全球定位系统探测发现。本项目通过数值模拟可对海啸所引发的大气重力波之传播特性有更好的了解，为今后在大气电离层探测到此类重力波提供支持，也为海啸的离岸探测开辟新的应用前景。拟解决的科学问题：（一）海啸是如何激发大气重力波的；（二）如何数值模拟此类重力波在中高层大气中的传播；（三）大气电离层中的离子是如何对此类重力波产生响应的。

项目数值模拟海啸所引发的大气重力波在中高层大气中的传播特性以及大气电离层对其的响应。主要研究内容：（一）海啸是如何激发大气重力波的；（二）如何数值模拟此类重力波在中高层大气中的传播；（三）大气电离层中的离子是如何对此类重力波产生响应的。重要结果：依据日本全球定位系统地球观测网(GPS Earth Observation Network, GEONET)所实施的针对2011年日本海啸的观测结果，运用二维非线性即时模型数值模拟海啸所引发的大气重力波，始于海平面且上行传播至大气中高层，并且模拟其在电离层中的动力与化学耦合。关键数据及其科学意义：2011年日本海啸最早电离层的大气重力波扰迹象出现在震中西和西北向，时间约为震后一小时，格林威治时间6：38分至6：52分。电离层大气重力波扰迹象的模拟到达时间和方向与日本GEONET观测的电子总含量（Total Electron Content, TEC）大气重力波扰动的到达时间和方向恰相吻合，这一模拟结果与成因分析成为中国科研人员针对日本海啸较早且较为重要的研究成果之一。