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实验室科研人员对电离层扩展F机制研究取得进展

2015年07月14日 星期二 14:35:14

近期,美国地球科学学会(AGU)权威学术期刊Journal of Geophysical Research: Space Physics刊登了实验室王国军副研究员、史建魁研究员等人利用子午工程低纬地区海南站电离层测高仪、闪烁监测仪以及ROCSAT-卫星等多种仪器的同时探测数据,研究低纬电离层等离子体泡(Bubble)现象的论文。该论文首次给出了电离层强区域型扩展F(SSF)和低纬电离层等离子体泡之间相关的直接观测证据,并对等离子体泡结构进行了分析。

电离层等离子体泡是引起低纬地区电离层闪烁的非常重要的一类大尺度电离层不规则体。本课题组以及国际上的学者以前的研究结果都表明SSF与电离层闪烁之间具有非常高的相关性 [Shi, et al.,2011;Alfonsi, et al., 2013; Wang, et al., 2014],并提出了电离层不规则体SSF由低纬电离层等离子体泡而引起的物理机制,但一直未见关于SSF和Bubble两者同时出现的直接观测证据。本研究论文根据观测数据,分析了两个SSF和Bubble现象同时观测的事件。在第一个同时观测的事件中,SSF出现在午夜前并持续超过3.5小时;在此范围内,ROCSAT-1卫星在海南站上空直接观测到了离子密度下降幅度相当大的等离子体泡现象,同时海南站的GPS接收机也观测到了电离层闪烁现象,其尺度超过200km。在第二个SSF和Bubble同时观测的事件中,卫星观测到了一大一小两个等离子体泡,观测到的大等离子体泡密度降低约一个数量级,其尺度为220km。

由于卫星轨道的局限性和周期性, 当Bubble出现在观测台站上空时,卫星恰好也经过台站上空的机会很小, 所以这种同时观测事件非常少。因而本论文的研究中分析的事件,是非常珍贵的。这一研究结果,对于研究和认识低纬度地区电离层等离子体泡的发生、发展和变化规律,理解电离层不同类型扩展F的物理机制都具有非常重要的科学意义;同时对于研究与赤道电离层等离子体泡的关联现象以及电离层闪烁的预报模型都具有重要的应用价值。

相关连接:

http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/2014JA020245/full

相关文章:Wang, G. J., J. K. Shi, B. W. Reinisch, X. Wang, and Z. Wang (2015), Ionospheric plasma bubbles observed concurrently by multi-instruments over low-latitude station Hainan, J. Geophys. Res. Space Physics, 120, doi:10.1002/ 2014JA020245.



图:2004年4月23日海南台站上空ROCSAT-1轨迹和其观测到的等离子体泡位置(左上图),GPS卫星电离层观测到闪烁时的穿刺点轨迹(红粗线),ROCSAT-1观测到的两个等离子体泡(右上),观测到的SSF(左下)和电离层闪烁(右下)。

 

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