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电离层变化性的驱动过程
成果信息
立项支持
  • 公布年份:
    2015
  • 中图分类:
    P352
  • 关键词:
  • 成果简介:
    该项目属于空间物理学研究领域。地球上空约60-1000公里高度范围的电离层,是日地系统中能量传输和耗散的关键圈层,也是产生空间天气效应的重要区域。电离层作为一个耗散的动力学系统,其变化主要被外部因素所驱动,因此,深入认识各种外部驱动因素的作用,并甑别不同驱动源的贡献,是认识电离层变化规律与机理的关键。电离层变化性驱动过程研究,是空间物理学和空间天气科学的重要前沿,同时在航天工程保障及卫星通信、定位导航等空间工程与应用中也有重要价值。该项目围绕电离层变化性研究的科学需求,首先基于漠河、北京、武汉和三亚等野外观测台站,建立了电离层及相关的高层大气和地磁扰动等多种手段的综合观测台链,开发了相应的探测模式和诊断技术,实现了中国上空多种空间环境参量的科学观测。基于台链观测等数据,通过发展电离层模式,采用数据分析与数值模拟相结合等研究方法,系统地研究了大气层-电离层耦合、磁层-电离层耦合以及太阳辐射的光电离光化学等三类最为重要的驱动过程对电离层变化性的影响和控制作用,取得了下列具有重要国际影响的科学发现。在大气层-电离层耦合过程对电离层变化性驱动的研究中,着重研究了电离层经度“四波”结构的地方时变化、季节变化和太阳活动依赖性等气候学特性,发现了“四波”结构与大气非迁移湖汐DE3模东西风分量的强烈相关性,在此基础上提出了一种电离层/热层“四波”耦合的新模式。这些成果给出了电离层与大气层耦合的有力证据,是这一研究领域的重大进展。在磁层-电离层耦合过程对电离层变化性驱动的研究中,着重研究了超级电离层暴的产生和演变过程,发现了电离层的超级喷泉效应和再分层结构,揭示了电离层暴及相关电离层扰动的区域特性。这些成果促进了对电离层灾害性天气过程的深化认识,扩展了相关研究领域。在太阳辐射光电离光化学过程对电离层变化性驱动的研究中,发现了太阳活动极端活跃期间电离层响应的非线性放大新类型,给出了太阳活动极端宁静期电离层变化趋缓的首个观测证据,提出电离层对太阳活动响应的动力学新机制。这些成果修正了电离层对太阳活动响应的传统认识。上述成果揭示了电离层变化性的驱动机理,对认识日地空间系统的能量传输与耦合具有重大科学意义,对提升空间环境的模式化和预报能力具有重要应用价值。8篇代表性论文被SCI他引345次,20篇主要论文被SCI他引585次(全部他引651次)。有关工作被收录到欧美的1本教科书和3本专著中。以“电离层”为主题词检索的SCI论文(2005-2014年,共12641篇)引用中,4篇代表性论文进入单篇引用排名前1%,14篇主要论文进入前5%。近年来(2005-2011),完成人在本专业顶级刊物JGR的“电离层”栏目发表53篇论文,约占同期论文总数的5%,在全世界电离层研究团队的论文数排名中列第一。
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