基于OH全天空气辉成像仪观测的中国低纬地区的重力波传播统计特征

利用位于海南富克(19.5°N,109.1°E)和广西桂平(23.4°N,110.1°E)两个台站两年多的OH全天空气辉成像仪观测数据,对中国低纬地区的重力波传播统计特征进行了研究.从富克和桂平的气辉成像观测中, 分别提取了65和86个重力波事件.研究结果表明,观测水平波长,观测周期和水平相速度分别集中分布在10~35 km, 4~14 min和20~90 m·s^-1范围.重力波传播方向,在夏季表现出很强的东北方向传播.然而,在冬季主要沿东南和西南方向传播. 同时,结合流星雷达风场观测和TIMED/SABER卫星的温度数据,也发现在中层-低热层中传播的大多数重力波表现为耗散传播.且低层-中层大气中背景风场的滤波作用和多普勒频移可能对纬向方向传播的重力波产生的各向异性起到重要的调制作用.然而,经向方向传播的重力波产生的各向异性可能同时被低层大气中波源的非均匀分布以及潮汐变化所影响.     

北京上空对流层和下平流层重力波谱统计特性

利用北京市观象台2002年1～12月气球无线电探空观测的垂直高度分辨率为50m的温度观测数据，研究1．67—8．02和13．57～19．92km高度区间归一化温度扰动垂直波数谱，并将它们和线性饱和模式比较．结果表明，单个垂直波数谱的谱斜率和谱振幅存在相当大变率，这和线性饱和理论的预期不一致．然而，在对流层的不同季节和不同地方时观测的平均垂直波数谱显示了很好的类似，即谱斜率非常接近于理论值-3．0，谱振幅和浮力频率的4次方成比例关系，认为对流层季平均谱很好地遵循线性饱和模式，并且在目前是唯一的．相反，在下平流层，平均垂直波数谱的谱斜率与理论值有较好的一致，但观测谱的谱振幅却明显偏离了线性饱和模式的理论预期值．这些观测的平均谱在目前也是唯一的．从对流层和下平流层的平均谱得到的盛行垂直波长在2．1—3．2km之间，与文献中报道的结果大致相同．     

THE INFLUENCE OF PHOTOCHEMICAL PROCESS ON THE ATMOSPHERIC WAVE

The time damping rate of gravity wave in the range of 30-70 km is calaclated in threecircumstances:(1)adiabatic process,(2)diabatic process caused by atmospheric cooling,and(3)diabatic process resulting from atmospheric photochemical heating and cooling.The resultsindicate that the photochemical heating is as important as Newtonian cooling and its contribution tothe time damping rate of gravity wave can not he negligible.     

水平速度扰动场在大波数区的各向异性

利用MAC/SINE试验期间Chaff火箭在67~96 km高度范围测量的25 m高分辨率经向和纬向速度数据, 研究经向和纬向速度扰动谱特性. 分析结果显示平均垂直波数谱在波数k = 0.001 m-1附近有一分岔点. 在小于这个分岔点的波数区, 经向速度谱和纬向速度谱有接近相同的谱斜率、谱振幅和特征垂直波长, 并且与线性饱和谱模式相当一致. 然而, 在大于这个分岔点的波数区, 经向和纬向速度扰动谱不但谱斜率和谱振幅不一样, 而且它们的谱结构也不相同. 这些差异提供了平均意义上速度扰动场在大波数区各向异性的观测证据.     

根据激光雷达观测结果研究中国武汉地区钠层的分布

通过大量钠层荧光激光雷达观测数据的分析研究，给出我国武汉地区钠层平均分布形态的基本特征. 结合钠层模型分析，指出大气微量元素分布的纬度变化可能是导致不同纬度地区钠层平均分布形态差异的主要原因,同时给出武汉地区随季节变化的钠层平均分布形态. 对武汉地区钠层分布形态时间变化的分析，发现其短期变化与重力波活动及夜间变化与潮汐波活动相关.     

地磁静日期内北半球电离层NmF2的结构分布

用北半球陆地上48个地面电离层垂测站资料，以及国际参考电离层IRI 90模式，考察1985年1月6～7日F2层电子密度最大值日变化的纬度剖面和经度效应. 结果表明，在亚洲地区的20°N～30°N内，F2层赤道异常“喷泉效应”产生的NmF2“北驼峰”最高，其最大值出现在中午，或稍迟时间. 30°N ～50°N区域内，NmF2的白天峰值幅度逐渐下降，峰值时间移至午前约10:00 LT. 更高纬度(50°N～62°N )台站上，中午前后NmF2出现双峰，傍晚有谷值，夜间又再次抬升. 欧、美地区的低纬台站很少，但借助IRI 90模式分析可发现，在270°E经圈上，“喷泉效应”造成的“北驼峰”幅度最小，而且随纬度增大时，NmF2白天幅度下降也不明显，即纬度剖面的经度效应非常显著. 对中国、日本地区台站资料的小范围经度差异分析表明，在驼峰区的90°E～140°E内，各站NmF2无明显差别；但在中纬地区30°N～50°N内，中国西部上空NmF2白天变化幅度较大，且较为陡直，而中国东部和日本台站上空则相对平缓.     

反应HO2+O→OH+O2对OH夜气辉辐射的贡献

本文探讨了OH Meinel夜气辉辐射的光化学模式,给出OH(ν≤9)分子数密度分布的计算通式,重点研究了化学反应HO2 O→OH(ν≤6) O2对ν≤6各振动能级上OH分子数密度分布以及(ν′—ν″)(ν′≤6)振动带气辉辐射的影响.结果表明,该反应对数密度的贡献随振动能级的减小而增大,对(ν′—ν″)振动带辐射的贡献随着较高振动能级ν′的减小而增大,以春分时为例,它可使第1振动能级上的OH分子最大数密度和(1—0)带的最大辐射率增加约33%,第6振动能级上的最大数密度和(6—ν″)带的最大辐射率增加约7%,(1—0)带的辐射强度增加约30%,(6—ν″)带的强度增加约11%.该反应使各振动能级上分子数密度的高度分布剖面以及各振动带体辐射率的高度分布剖面变宽,最大数密度、最大发射率所处的高度下降1km左右.此外,该反应的影响程度随着原子氧密度的降低而增大,随着温度的升高而增大,并且在夏至时最大,在冬至时最小.     

关于暴时电离层电流分布的南北半球不对称性

采用国际上广泛认可的高层大气和电离层经验模式提供的各种参数, 通过电离层电流连续方程, 计算出强磁暴条件下6月至日和12月至日内, 磁纬±72°和磁地方时00:00～24:00之间电离层电场、电流等的分布. 计算中考虑了地磁和地理坐标间的偏离; 除中性风场感生的发电机效应外, 还包含了磁层耦合(极盖区边界的晨昏电场和二区场向电流)的驱动外源. 结果表明, 6月至日时, 磁层扰动自极光区向中低纬的穿透情况在南、北半球内基本接近, 北半球内略强; 但12月至日时, 呈现明显的不对称性, 南半球的电流穿透远强于北半球, 而电场的穿透则是在北半球更强. 无论南北半球, 在中高纬地区, 午夜至黎明时段出现较强的东向电场分量, 其[WTHX]E×B[WTBZ]的向上漂移效应, 正是解释我们以往不少研究现象中所期盼的物理机制.     

1989年3月特强磁暴期间的电离层暴

用欧亚大陆地面电离层垂测站资料考察1989年3月12～16日磁暴期间的电离层暴形态及其发展变化. 特强磁暴引发的电离层暴是全球性的,但自磁层沉降的高能粒子对热层低部的加热程度及区域分布不同,因而各经度链区域内电离层暴的特征也有所差异. 本文研究表明,与理论推断对照,欧洲地区内F2层最大电子密度NmaxF2(或f0F2)并不出现正暴现象,而负暴自高纬向低纬的发展则与典型的热层环流结果相符. 此外,此磁暴过程期间在中低纬区存在明显的波动过程. 在亚洲高纬地区,磁暴初期13日有约10 h的正暴,而负暴过程则与欧洲地区类似,但不太清晰;且无波动现象. 磁暴期间,同一经度链的中低纬地区,夜间常发生多站同时的h′F突增. 本文再次证实这是一般磁暴期间常出现的普遍现象.     

中层顶区Na原子分布昼夜变化的模拟研究

Na原子可以作为大气动力学过程（如潮汐波、重力波等）的示踪剂，因而对Na层的探测研究成为研究中层顶区的重要手段. 本文建立了时变的中高层大气光化学模式，并与国际电离层模式 (IRI 95) 与Na层光化学理论相结合，建立完整时变的中高层大气Na层光化学模式,着重研究Na层分布的昼夜变化. 计算结果表明，在Na原子分布的峰值附近，Na层不出现大的昼夜变化，而在Na层的上部和下部，Na原子密度存在明显的昼夜变化. 这些特性与实际的观测结果比较一致.