Inter-hemispheric comparisons of geospace environment in the polar regions—A proposed cooperative research program between China and Norway

The Chinese Zhongshan Station in Antarctica and the stations in Svalbard (Auroral station at Longyearbyen and NP station at Ny lesund) are closely magnetic conjugate. All of them are equipped similar measurement instruments dealing with upper atmospheric physics. Therefore, there is a good reason to conduct a cooperative research program between China and Norway to do the inter hemispheric comparisons of geospace environment in the polar regions. It will make significant contribution to further understanding of the coupled magnetosphere ionsphere system. The scientific aims of the cooperative project are: to experimentally verify the modeled complicated conjugate relationship between Zhongshan Station in the Antarctic and Svalbard in the Arctic. To derive knowledge from the conjugate characteristics of auroral formations, ionospheric features and space plasma waves in the polar regions, which in turn will lead to better understanding of the solar wind magnetosphere ionosphere coupling processes. The proposed research contents, research methods and experimental techniques are discussed, and the manners of the cooperative research are suggested in the paper.     

南极中山站数字式电离层测高仪的初步观测结果

本文介绍数字式电离层测高仪ＤＰＳ－４的原理和特点，在中山站的安装和调试，从扫频电离图所得到的初步结果表明，中山站冬季电离层Ｆ层存在明显的磁中午现象，而电离层Ｅｓ层与极光粒子沉降有很大关系；漂移测量的结果表明，电离层漂移主要是水平方向的运动，并且具有大体一致的日变化模式，显示出在极区存在逆阳对流。     

午后多重极光弧观测研究

本文利用2001-2003年南极中山站175天全天空摄像机观测,对午后多重极光弧的出现率及其与Kp指数的关系进行了统计分析,结果表明午后多重极光弧出现率呈一单峰分布,最大发生率出现在1445UT(1645MLT),其位置在1500MLT极光热点(1300-1700MLT)近夜侧的部分。与地磁活动指数Kp的相关统计分析表明,Kp值为2-3之间时多重极光弧有较大的出现率,这说明中等地磁活动情形下午后多重极光弧有较高的出现率。事件分析表明多重极光弧的强度变化与地磁Pc5脉动具有较高的相关性,并且有类似的频谱特征,这说明午后多重极光弧可能与同时出现的Pc5地磁脉动有关。     

中山站高频雷达观测结果初步分析

中山站高频相干散射雷达于2010年4月建成投入观测,并加盟SuperDARN雷达观测网,成为我国探测电离层对流的重要手段。首先简要介绍中山站高频雷达的工作原理及工作模式,然后利用该雷达第一年的观测数据,给出了每个波束观测的电离层回波总数随距离和回波强度、多普勒速度及谱宽的分布,以及电离层回波发生率随频率的变化特性。观测结果和射线追踪的模拟计算表明,由于波束指向不同,电波波矢方向与地磁场形成正交条件的区域有所不同,因此会造成不同频率下,不同波束观测的电离层回波发生率的差别。     

不忘初心,砥砺前行——《极地研究》创刊30周年暨纪念特刊致辞

正今年是《极地研究》创刊30周年,在此致以衷心的祝贺!30年前的1988年,《南极研究》正式创刊,国家南极考察委员会主任武衡院士发表了发刊词,随着我国极地考察领域的拓展,1997年更名为《极地研究》,2011年期刊改版扩容。30年来,期刊发文量逐年增加,期刊质量不断提升。《极地研究》作为国内唯一集中反映南北极多学科考察研究成果的综合性中文学术刊物,给我国的极地科学工作者     

极光全天空图象移动速度的一种计算方法

用随机变形图案分析法计算极光全天空图象的移动速度。与过去直观估计方法不同的是,这样得到的是极光的整体移动速度或整个极光图象的平均速度,而不是个别部分（如最亮部分、边缘或某条亮射线等）的速度。对１９９７年６月２３日一段持续１００秒的平静带状极光记录进行了具体分析,得到极光东西向移动的最大速度为２．８ｋｍ ／ｓ。     

2004年2月11日Cluster卫星和CUTLASS雷达同时观测的磁通量传输事件

本文分析了2004年2月11日11:00～11:40 UT期间Cluster卫星簇的磁通门磁力计FGM）、等离子体电子及电流试验仪（PEACE）和CUTLASS 芬兰雷达对多个磁通量传输事件(FTEs)的同时观测. 在此期间,Cluster卫星簇位于北半球外极隙区附近,并于11:18 UT左右穿出磁层顶进入磁鞘,四颗卫星同时观测到了多个FTEs, 其出现具有准周期性,周期约为130 s. 利用Cluster四颗卫星的多点同时观测数据,采用最小方向微分法和时空微分方法,我们推断这些FTEs是尺度大小约为(0.87～1.81)R_E的准二维结构,其运动方向为东北方向,与Cooling模型预测方向基本一致. CUTLASS芬兰雷达在相应的电离层区域观测到了明显的“极向运动雷达极光”结构,这些结构与Cluster卫星簇观测的FTEs有着很好的对应关系,它们是FTEs的雷达观测特征.     

极光亚暴期间的南极中山站地磁共轭点位置研究

通过对北极斯瓦尔巴特( Svalbard )岛Longyearbyen台站的 极光扫描光度计和地磁 观测数据在地磁亚暴膨胀相期间的对比分析,发现扫描光度计记录中的极光边缘的快速极向 运动和地磁数据x分量的陡峭负弯之间有着良好的对应关系,地磁数据可用来研究两极 高纬 地区极光亚暴的地磁共轭特征. 对南极中山站、挪威Troms Svalbard台链和东格陵兰岛 地 区共15个地磁台站在7个典型极光亚暴事件中的地磁数据进行对比分析后发现, 中山站的地 磁共轭点位置存在明显的漂移特征,漂移的范围在斯瓦尔巴特岛与东格陵兰岛之间,纬度值 与CGM模型值近似.     

Cluster卫星观测的中高度极隙区中场向电流引起的磁场的扰动变化

本文分析了2002年9月10日Cluster四颗卫星穿越南极和北极极隙区期间的观测资料。这两次穿越是在弱而稳定的南向行星际磁场(IMF)条件下发生的。数据显示极隙区中的场向电流(FACs)引起了大的磁场扰动。本文采用了一种基于卫星多点测量来计算扰动界面方向和运动速度的方法。结果显示界面与磁力线大致平行,而它们的速度在卫星穿越南极极隙区时几乎朝向晨侧,在穿越北极极隙区时几乎朝向昏侧,并且其运动速度与相应卫星的速度相比其值很小。     

极区电离层NmF2观测与国际参考电离层对比研究

利用南北极极隙区与极光带纬度3个台站对电离层F₂层峰值电子密度(N_mF₂)长达1个太阳活动周的观测数据,对国际参考电离层IRI-2016模型在极区的适用性进行系统的定量研究。结果表明,在极光带纬度的北极Troms?站,IRI预测与观测符合最好,大部分季节相对误差在40%以内,在太阳活动高年略好于太阳活动低年。在极隙区纬度的南极中山站和Longyearbyen站,IRI预测精度在太阳活动低年高于太阳活动高年。在中山站和北极Longyearbyen站仅个别月份相对误差在20%以内,大部分月份相对误差超过40%,冬季相对误差接近100%,特别是Longyearbyen站,在太阳活动高年冬季相对误差超过100%。从季节上看,3个台站都是冬季符合最差,夏季符合最好。IRI-2016模型对极区电离层进行预测时,难以如实反映极区等离子体对流和能量粒子沉降等极区特有的物理过程对极区电离层N_mF₂的影响。