中低纬电离层-大气层动力耦合研究

电离层与大气层构成一个有密切内在联系的耦合系统。在电离层-大气层耦合系统中，地面和低层大气的扰动产生的能量自下而上传输，能显著影响电离层和中高层大气的状态，因而被称为是除太阳扰动之外的"空间天气的另一个重要激发因素"。本项目拟围绕与该系统能量传输密切相关的动力学耦合问题展开研究，将利用我国子午链上的流星雷达链、数字测高仪链、高频多普勒阵、GPS-TEC/闪烁网等观测手段，研究120E子午面北半球中低纬电离层-大气层系统的动力学耦合特性，包括大气潮汐、重力波等及其引起的相关电离层扰动和不均匀结构；同时利用天基和地基全球观测资料，研究大气非迁移潮汐与电离层经度变化；在此基础上利用理论模式探索研究电离层-大气层动力耦合机理。本项目的实施将促进对近地空间中从低高度向高高度的能量传播，及中性成分和电离成分之间的能量耦合特性和机理的研究，对空间物理的基础研究和空间天气的预报应用具有重要意义。

“中低纬电离层-大气层动力耦合研究”项目自2012年启动以来，围绕“中低纬电离层-大气层动力耦合过程”开展了系统研究，在大气潮汐变化性与大气潮汐-电离层耦合研究、重力波与电离层行波扰动的全球特性与地区特性、电离层模式研发与变化性研究等领域取得一系列进展和研究突破。.在大气潮汐变化性与大气潮汐-电离层耦合研究方面，基于子午流星雷达链的观测实现了对北半球中间层-低热层区高时空分辨率迁移潮汐的三维时空分布反演，基于卫星观测数据实现了对全球中间层-低热层区高时空分辨率非迁移潮汐的三维时空分布反演，并分析了相应的潮汐变化性特征。基于自主研发的电离层-热层理论模式的数值模拟研究了大气潮汐在大气层-电离层耦合过程中的机理，提出了一种电离层/热层经度变化四波结构耦合的新模式。。.在重力波与电离层行波扰动的全球特性与地区特性研究方面，基于密集GPS台网提供的全球和中国的二维TEC地图，成功提取了全球和中国地区的二维TEC扰动图像，应用于传输电离层扰动的研究，系统研究了磁暴、中低层大气波动、电离层不稳定性、日夜交替线移动和神舟飞船发射等引起的多种大/中尺度传输电离层扰动，给出了其发生规律、传播特性、激发机理、耗散机制和对电离层的影响等。.在电离层模式研发与变化性研究方面，开发了一个基于真实地磁场的全球电离层理论模式以及一系列全球和区域的电离层经验模型，还对地磁场引起的电离层经度变化和区域异常以及地震和耀斑对电离层的影响开展了研究工作。.以上成果揭示了中低纬电离层-大气层动力耦合过程的驱动机理，促进对近地空间中从低高度向高高度的能量传播，及中性成分和电离成分之间的能量耦合特性和机理的认识，对空间物理的基础研究和空间天气的预报应用具有重要意义。.本项目自2012年启动以来，群体成员共发表了50篇SCI学术论文。