子午工程光学手段研究中国上空中层顶区域重力波活动情况

利用子午工程的光学设备（4台激光雷达＋2台全天空气辉成像仪）配合流星雷达大气风场监测数据，我们将对我国地区上空的中层顶区的重力波参数分布情况进行研究。青藏高原隆起的影响、Es东亚异常、Nas在中国有着较高的出现频度等，都说明了中国地区上空中高层大气的区域性特色，所以值得在中国地区上做重力波活动及参数分布的观测研究。将计算北京、武汉、海南三个地区的重力波的参数分布情况、相互关系及其季节、夜间变化特性，结合背景大气风场、温度场分布，了解重力波波源的特性及重力波的传播过程。对照实测数据，比较不同监测手段的结果，更进一步地描绘、了解中层顶区的重力波传播过程，等。

重力波对中高层大气的循环、组成、结构等都有重大影响，也是低中高层大气耦合的关键因素。重力波观测可以提供在不同地区、不同时期的重力波活动等参数的变化与分布情况。由于波源的不同、背景大气对重力波的影响不同，在不同地区观测到了不同的重力波活动情况。重力波的理论研究已进行了多年，但是研究结果有时与观测结果相符，有时却不相符。.中国地区上空的中高层大气有着独特的区域性特色，但是中国地区中高层大气重力波的观测与研究工作并不多，所以有必要在广大的中国地区上空做重力波研究。本项目利用子午工程的多台光学设备及无线电设备，对我国地区中层顶区域的重力波活动进行长期的对比探测研究，以期获得我国上空中高层大气重力波活动的信息，推动我国中高层大气研究的发展。.在基金委项目的支持下，本项目取得了很好的进展，具体如下：.我们对子午线上中层顶区域重力波的活动情况及其参数做了详细的研究，获得了子午线上重力波的天平均活动强度、垂直波数谱及时间谱、重力波的波长、周期、振幅等各项参数，以及这些参数的季节变化或季节分布情况，并估测了中国地区重力波波源的位置。我们发现中高纬度地区重力波活动强度的季节变化与低纬度地区有着明显的不同，并结合背景大气参数情况与波源位置，对不同地区重力波活动出现了不同的季节变化这一现象做出了很好的解释。.我们发现中层顶区域重力波的波长、周期、振幅等参数间有非常好的相关性，我们对这些相关性及其季节变化进行了分析，并与重力波的线性理论和扩散滤波理论进行了对比，发现我们的计算结果与扩散滤波理论符合较好，但与线性理论明显不符。这说明，扩散滤波理论更为清楚地考虑了重力波的饱和、滤波等非线性过程。.我们利用激光雷达和流星雷达，对重力波单波事件进行了研究。我们发现：两种不同设备提取的重力波参数，有很好的一致性。两种设备的数据对比还发现，风场的不均匀性会使重力波的单色传播过程变得不明显。.我们还利用激光雷达的高分辨模式的采样数据，获得了重力波的涡旋扩散谱特征，并且波谱结果与理论预测结果符合较好，这一研究成果在国际上的激光雷达重力波研究中尚未有报道。.本项目部分结果已发表在JGR、JASTP等国际期刊上及地球物理学报、空间科学学报等国内期刊上，预计还将发表2篇以上的国际期刊及数篇国内期刊。