大气重力波触发的Rayleigh－Taylor不稳定性的时空演变

对大气重力波触发的赤道电离层Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性的时空演变进行了数值模拟．结果表明，重力波能在Ｆ区底部触发Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性，这种等离子体不稳定扰动穿过Ｆ峰，到达Ｆ区顶部，形成等离子体泡结构．等离子体泡出现向西倾斜和分岔等特征．当夜Ｆ区较高时，产生等离子体泡的时间仅１９００ｓ．数值模拟结果证实了重力波触发．Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性的理论，解释了大量电离层观测现象．     

大气重力波触发的Rayleigh－Taylor不稳定性的时空演变

对大气重力波触发的赤道电离层Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性的时空演变进行了数值模拟．结果表明，重力波能在Ｆ区底部触发Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性，这种等离子体不稳定扰动穿过Ｆ峰，到达Ｆ区顶部，形成等离子体泡结构．等离子体泡出现向西倾斜和分岔等特征．当夜Ｆ区较高时，产生等离子体泡的时间仅１９００ｓ．数值模拟结果证实了重力波触发．Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性的理论，解释了大量电离层观测现象．     

大气重力波产生的大尺度赤道电离层扰动

本文研究了大气重力波产生的大尺度赤道电离层扰动的性质．当重力波的传播方向与磁场方向倾斜相交时，重力波在Ｆ区产生行进电离层扰动．当重力波垂直于磁场传播时，能触发等离子体Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性，形成大尺度赤道扩展Ｆ不均匀体．重力波引起的扩展Ｆ主要出现于晚上，行进电离层扰动则可能出现于任何时间．本文建立了行进电离层扰动和大尺度赤道扩展Ｆ的统一理论模型，深入全面地揭示了电离层扰动的性质．     

电场产生的赤道扩展F的时空演变

利用计算机模拟研究了非均匀电场产生的赤道扩展Ｆ的时空演变。非均匀电场能在赤道电离层Ｆ区底部触发Ｒａｙｌｅｉｇｈ－Ｔａｙｌｏｒ不稳定性，导致等离子体泡形态。计算中非均匀电场的幅度取为０．２５－１．００ｍＶ／ｍ，所产生的等离子体泡在２０００ｓ以内就能穿过Ｆ峰达到５４０ｋｍ的高度。所得结果阐明了非均匀电场在赤道扩展Ｆ中的作用，指出了产生等离子体泡一种可能的扰动源。由于Ｅ区和Ｆ区电场是相互影响的，从而揭示了Ｅ区和Ｆ区扰动的相互联系。     

中纬电离层大尺度扰动的数值模拟

利用计算机模拟研究了不同条件下中纬电离层F区大尺度扰动的时空演变.当存在幅度约为5％的初始扰动时,Perkins不稳定性能发展成为大尺度电离层不均匀体.大气重力波能触发Perkins不稳定性,在更短时间内增长成为大幅度电离层振荡.非均匀局部电场结构也能产生局部电离层的大幅度扰动.本义的模拟表明,中纬电离层大尺度扰动主要表现为磁通管内等离子体沿磁力线的振荡.模拟结果与观测现象符合得很好.     

中层大气Rossby波与惯性重力波的非线性相互作用（Ⅱ）波包之间的相互激发

进一步讨论了大中尺度Ｒｏｓｓｂｙ波与惯性重力波的非线性相互作用问题．从共振相互作用曲线来看，Ｒｏｓｓｂｙ波和惯性重力波可以在相当广泛的角谱范围内发生共振非线性相互作用．在一定条件下，一个大振幅波包可以激发两个小振幅波包不稳定增长而出现参量不稳定现象，这三个波包可以是同种类型或不同类型的波包．当两个大振幅波包发生相互作用时，非线性过程会产生另一个波包并使它增长，并且增长速度大于仅有一个大振幅波包时的增长速度．大尺度Ｒｏｓｓｂｙ波包税发两个较小尺度惯性重力波的过程是一种重要的能量串级（ｃａｓｃａｄｅ）过程．     

中层大气Rossby波与惯性重力波的非线性相互作用（Ⅱ）波包之间的相互激发

进一步讨论了大中尺度Ｒｏｓｓｂｙ波与惯性重力波的非线性相互作用问题．从共振相互作用曲线来看，Ｒｏｓｓｂｙ波和惯性重力波可以在相当广泛的角谱范围内发生共振非线性相互作用．在一定条件下，一个大振幅波包可以激发两个小振幅波包不稳定增长而出现参量不稳定现象，这三个波包可以是同种类型或不同类型的波包．当两个大振幅波包发生相互作用时，非线性过程会产生另一个波包并使它增长，并且增长速度大于仅有一个大振幅波包时的增长速度．大尺度Ｒｏｓｓｂｙ波包税发两个较小尺度惯性重力波的过程是一种重要的能量串级（ｃａｓｃａｄｅ）过程．     

中纬电离层的低频等离子体不稳定性

本文研究了中纬电离层Rayleigh-Taylor不稳定性和漂移不稳定性的基本性质.如果不存在中性风和背景电场,中纬Rayleigh-Taylor不稳定性的增长率比赤道相应条件下的小.中性风和电场对中纬Rayleigh-Taylor不稳定性有重要影响.当中性风速度达到10m/s时,其作用就超过了重力.漂移不稳定性也受到重力、中性风和电场的影响,离子-中性粒子碰撞能降低漂移不稳定性的增长率.本文的分析表明,在赤道电离层容易产生大尺度的Rayleigh-Taylor不稳定性,在中纬电离层易产生小尺度的漂移不稳定性.     

中层大气Rossby波与惯性重力波的非线性相互作用 （Ⅰ）相互作用方程

从包含Ｒｏｓｓｂｙ波和惯性重力波的大气运动方程组出发，采用弱非线性相互作用近似，推导出耗散大气中这两种尺度相差很大的波动之间的非线性相互作用方程．以此为基础，得到了描述窄角谱Ｒｏｓｓｂｙ波包和惯性重力波包的非线性时空演变规律的三波相互作用方程．数值分析表明，当一个Ｒｏｓｓｂｙ波包与两个惯性重力波包发生相互作用时，两个惯性重力波包之间进行快速的能量交换，同时与Ｒｏｓｓｂｙ波包之间进行缓慢的能量传输．从时间尺度上讲，惯性重力波可以看作Ｒｏｓｓｂｙ波包运动的背景噪声，因此上述非线性相互作用过程可以理解为大尺度Ｒｏｓｓｂｙ波包与背景噪声之间的能量交换过程．     

东亚赤道异常区电离层CT诊断──实验及初步结果

国际上第一个低纬电离层层析（ＣＴ）探测台链于１９９３年１１月建成，并开始数据采集．该ＣＴ台链沿１２０°Ｅ子午圈由６个卫星信标差分多普勒接收站组成，北起我国上海，南至菲律宾的马尼拉，纬度覆盖范围约２０°．该台链专为电高层赤道异常区电子密度大尺度结构ＣＴ成像而设计，其目的是监测研究赤道异常形态与动力学、电离层等离子体泡、行优以及暴时磁层－电离层－热层耦合过程等重要的赤道与低纬区电离层现象．本文介绍该低纬电离层ＣＴ实验的有关技术问题，包括接收台站布设、实验设备、数据采集软件和数据预处理方法．文中还给出利用ＣＴ技术，由实测斜电子含量数据反演电离层电子密度二维分布图像的几个实例．结果表明，利用低纬电离层ＣＴ台链可以有效地监测电离层赤道异常及其它低纬电高层电子密度大尺度结构的时空变化．     

Instability of the state of the night-time topside ionosphere

It is common knowledge that the night-time ionosphere at the middle and moderately high latitudes is sustained by the charged particle flux arriving from plasmasphere along magnetic field lines. The downward directed particle velocity in this flux decreases with the decreasing height. It provides a potential source for plasma instability. This should be interpreted in such a way that the initial density perturbations increase with the time, and are enhanced as they propagate in space. In this paper we have carried out investigations of topside ionosphere plasma stability on the basis of solving the dispersion equation for low-frequency waves in a weakly inhomogeneous medium. Also analysis have been made of propagation of the waves within ray approximation. Is shown, that of irregularities, extending down accrue on intensity up to heights of a maximum of layer F2, and are loss in low layers of ionosphere.     

Some aspects of electrostatic coupling between E and F regions relevant to plasma irregularities: A review based on recent observations

This paper provides a review on some of the electrostatic coupling effects relevant for generating/modifying plasma irregularities during nighttime in the low latitude ionosphere based on recent observations. Emphasis is given to the role of large polarization electric field associated with an unstable region affecting another region remotely located. Recent radar observations on valley region and E region irregularities from low latitudes show convincing evidence in support of effective electrostatic field coupling along the magnetic field line for their manifestation. Interestingly, the low latitude observations clearly show the ineffectiveness of plasma bubble related fringe fields in generating low latitude valley region irregularities unlike that over the dip equator. Velocity perturbations associated with the unstable low latitude E region relevant for studying the seeding of equatorial spread F are also shown. These new observations have been critically examined in the light of existing experimental knowledge and current understanding of the electrostatic coupling effects for the generation/modification of plasma irregularities in a remote region.     

通量管积分瑞利-泰勒不稳定性的半球不对称和随经度变化的研究

本文利用通量管积分方法,对磁南北半球分别沿磁力线积分,研究背景电离层南-北半球不对称以及中性风场和磁偏角随经度的变化对广义瑞利-泰勒不稳定性和电离层不规则结构生成和发展的影响.结果表明,通量管积分广义瑞利-泰勒不稳定性线性增长率存在显著的半球不对称,南北半球不对称的中性风场是导致电离层不规则结构呈南北分布不对称的重要因素;随经度变化的中性风场和磁偏角对瑞利-泰勒不稳定性的经度变化有重要影响,它们可能是导致不规则结构出现率经度变化的主要控制因素.     

ESF中一种重要新波模的探讨

本文从计入离子-中性粒子碰撞频率Vin效应的等离子体二流体方程组出发,导出统一描述ESF小尺度和中小尺度区域现象的二维静电模型.对模型方程进行了详细的线性波理论分析.结果表明,晚间赤道F层可存在正能波和负能波;Vin效应的影响是否重要依赖于波数和离子梯度漂移速度u_d乘积的大小.在小尺度区域,Vin影响较小,本文模型将变成我们已提出的小尺度无碰撞模型;而在中小尺度区域,Vin效应很重要,本文模型将得到著名的Rayleigh-Taylor不稳定性结果,Vin项对波的影响可以是致稳作用也可能是失稳作用,RT不稳定性波模对应于负能波分支.