中国大陆地区中尺度电离层行进式扰动的特性研究

Understanding and disclosing the distribution and variation characteristics of the Medium-scale Traveling Ionospheric Disturbances (MSTIDs) over China are the important supplements to the global research on MSTIDs. Under the support of this project, by using the dense distribution of the GPS TEC data of the GNSS over China, we aim to extract the two-dimensional maps of the TEC perturbation to investigate the propagation features and the temporal-spatial distributions of MSTIDs over China. First, by building the database of the geomagnetic quiet time MSTIDs over China, the statistical analyses of the propagation characteristics of the geomagnetic quiet time MSTIDs over China will be carried out. Then, the comparison of the geomagnetic quiet time MSTIDs between the mainland of China and other regions will be analyzed to explore the regional features of MSTIDs. Finally, by investigating the excitation and propagation characteristics of the MSTIDs over China during the geomagnetic storms, earthquakes, and typhoons, we will try to find out the spatial-temporal connections between MSTIDs and these events. This project can advance our knowledge of the excitation and propagation characteristics of MSTIDs over China, and help us to improve related ionospheric empirical and theoretical models.

了解和揭示中国大陆地区中尺度电离层行进式扰动（MSTIDs）的分布特征及演化特性，是对全球MSTIDs传播特性研究的重要补充。本项目拟利用GNSS观测网提供的中国大陆地区密集的GPS TEC数据，通过建立电离层的二维TEC扰动分布地图来研究中国大陆地区MSTIDs的传播演化情况及其时空分布规律。首先，通过建立近年来中国大陆地区磁静日期间MSTIDs事件的数据库，统计分析中国大陆地区磁静日期间MSTIDs的传播特性及其变化特征，并通过与其他区域的对比分析，揭示MSTIDs传播的区域效应。然后，结合磁暴、地震和台风等典型事件，分析MSTIDs与这些事件的时空联系，据此讨论中国大陆地区上空电离层对磁暴以及地震、台风等灾害性事件的响应特征。本课题的实施不但有利于加深我们对中国大陆地区MSTIDs激发、传播特性的认识，还有助于改进相关的电离层经验和理论模式，对当前电离层物理学研究有很重要的意义。

电离层扰动（TIDs）是电离层中经常出现的一种物理过程，是能量动量的水平和垂直传输的关键手段，是空间天气研究的一个重要领域。然而，大部分电离层扰动的研究主要集中在北美、日本和欧洲等区域，中国区域的电离层扰动研究则相对较少。本项目深入研究了中国区域中尺度电离层行进式扰动的传播特性，获得了重要进展和成果。主要包括：申请人基于中国区域密集的GPS TEC观测数据，构建了中国区域MSTIDs事件数据库，揭示了中国大陆地区MSTIDs的传播特性和分布特征；首次构建了台风登陆期间中国区域的二维电离层扰动图像；分析了台风登陆期间中国区域电离层的响应特性，发现台风登陆前后比较容易激发MSTIDs。申请人还发现了台风登陆期间与北美、日本等区域不同的南-北向延展的西向行MSTIDs，揭示了中国区域台风登陆期间电离层响应的独特性。在本项目的资助下，申请人已在本领域国际期刊发表了3篇SCI论文。项目的研究成果证实了我们提出的中国区域复杂的电离层环境对MSTIDs传播特性有重要影响的猜想，为改进相关的电离层经验和理论模式提供了重要的信息，对当前电离层物理研究有很重要的意义。