日食期间电离层扰动的观测研究

从2006年到2012年7年间，我国境内接连发生5次日食，为我们研究电离层中的光化学过程、输运过程和波动过程提供了极好条件。我们计划通过GPS和数字测高仪的野外观测，同时综合我所的GPS和数字测高仪台链、国内地壳形变监测网以及国际IGS网的电离层观测数据，对日食期间电离层的光食效应和电离层行进式扰动进行观测，分析研究日食引起的电离层行进式扰动的激发源特征、时空分布以及演变规律；同时结合中低纬电离层理论模式，研究日食期间电离层的电离和复合过程、输运过程的高度依赖以及时空分布，分析电离层光食效应的南北半球共轭特性。通过日食期间电离层综合观测和理论模拟，深入了解日食期间电离层电离产生和复合过程的复杂时空变化及其机理，揭示不同时区、不同纬度、不同类型日食引发的电离层行进式扰动的激发和传播规律，力争在日食的电离层效应的观测研究方面取得进展。

本项目启动以来，通过组织野外观测，分析海量数据，并结合电离层模式工作，取得一系列重要研究成果。共发表（含接收）带该项目课题号的论文8篇，其中有3篇JGR，2篇AG。2009年7月22日，在我国长江流域发生了本世纪持续时间最长的一次日全食。我们研究了日食期间TEC下降区的时空二维连续分布，并结合模拟工作探讨电离层对日食响应的纬度依赖和地方时分布。研究表明，日全食过境期间，在华中地区存在尾随着月球阴影的东移而移动的“电离层阴影”（即TEC下降区）。TEC下降峰值约5个TECU，峰值区域位于本影区以南边~100公里处，以10－20分钟的时延跟随本影区由西往东移动。我们的工作取得如下重要成果：（1）发现了电离层的日食响应呈现出明显的纬度依赖特征，表现为纬度越低，电离层对日食的响应越小。（2）观测到电离层的日食响应存在的明显地方时依赖，表现为地方时正午的电离层相应大于晨侧的响应。（3）观测结合电离层模式，揭示了电离层对日食响应的物理机制，发现电离层对日食响应的纬度依赖是由地磁倾角的纬度差异的，后者引起不同纬度顶部电离层输运过程对日食响应的不同；而电离层响应的地方时依赖则与F层高度的中性气体成分密度变化的地方时差异密切相关。