中高层大气-电离层对平流层增温事件的响应研究
发布时间：2021-04-03 05:16
平流层突然增温（Sudden Stratospheric Warming,SSW）是发生在极区冬季的一种典型低层大气现象。在其发生期间常伴随着极区平流层温度的急剧升高,极区纬向平均风的减弱,甚至转向。因此,SSW会影响大气环流,进而通过电动力学耦合过程,影响中间层—低热层（mesosphere and lower thermosphere,MLT）,甚至电离层。本文利用我国“子午工程”的多站流星雷达和中频（MF）雷达风场、电离层F2层临界频率（foF2）及GNSS总电子含量（TEC）等数据,系统研究了在平流层增温期间中高层大气和电离层的响应特征,并探讨其相互耦合过程。具体研究成果如下:（1）揭示2013年SSW期间MLT大气风场和潮汐变化特性利用沿东经120°E附近且位于我国北纬18°-53°N的漠河、北京、武汉、昆明和三亚等多站流星雷达风场数据,分析其对2013年SSW的响应,发现东向风在2013年SSW期间逐渐减弱并转为西向风,且其幅度在中纬明显强于低纬。北向风幅度先快速增加后减小,其增加幅度也随纬度减小而减弱。周日和半日潮汐幅度在1月5-13日先减小,随后开始增加。八小时潮汐有明...
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１大气垂直结构示意图
＼?卜．??／Ｔｈｅｒｍｏ??＼?／?ｐａｕｓｅ??２００?－?■?、?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?＇??—Ｔｈｅｒｍｏｓｐｈｅｒｅ??１００－?Ｍｅｓｏ－?＾?＾??ｐａｕｓｅ?ｖ?，?．，??、《ｖ＾?Ｍｅｓｏｓｐｈｅｒｅ??－＿?Ｓｔｒａｌｏｐａｕｓｃ）?，??ｙ?ＳＵａｔａｓｐｈｅｒｅ??Ｔｒｏｐｏｐａｕｓｃ?Ｃ??＾＾＾ｌ＆ｏｐｏａｐｈｅｒＢ一?＾＾??２００?４００?６（Ｘ）?＆）０?１０００??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，?Ｋ??图１．１大气垂直结构示意图。取自Ｐｒ６１ｓｓ．?（２０１２）??１００?ｋｍ以下，大气中性成分密度大，各成分充分混合，比例比较固定，随??高度具有相似的变化规律，因此按照大气混合和大气成分组合情况，１００?ｋｍ以??下区域大气可称为均质层（Ｈｏｍｏｓｐｈｅｒｅ）。１００?ｋｍ以上大气各成分密度受各自重??力影响，从而各成分随高度变化速率差异明显，故该区域被称为非均质层??（Ｈｅｔｅｒｏｓｐｈｅｒｅ）。如图１．２所示，在１００?ｋｍ高度以上，分子量大的大气成分Ｃ比??如氧气和氩气等）密度则随高度升高快速减少，分子质量较轻的大气成分（氢原??子）密度随高度升高变化较为缓慢。??￣Ｔ＂ＴｗＴ￣Ｉ＂ＩＴＩＴ＿＊＂ｒＴＴ￣ｒ＾ｒ＊Ｔ＿ｌ￣ｒＴ＇ＴＴｒＴ＂Ｔ＿＂７ＴＴＹｒＴｒＴ＂Ｔ＿ｒＴ＞Ｔ＿ｐ＂ＩＴＴ＿ｒ＂ｎ—ｒ＊ＴＴＴ￣■＂ＴＴＴｒＴ＿＇ｒｒｉＴｎ??＼?＼ｍ＼??４００?－?、、?０＾＼?＼?－??｜３。。－?二、、Ｘ?Ｎ＼＼?－??Ｉ?、、、十＼＼??１００?－?．?、－??ｇ?ｉｉｌｍｉｌ?ｉ?ｕｌｎｕｌ?ｉ?ｈＩｍｉｉＦ?．?ｉ
?第一章绪论???区。图１．３显示的是电离成分随高度的密度变化。如图１．３所示，Ｄ区电离层高??度为６０－９０?ｋｍ，该区域中性成分密度很大，主要电离成分为多原子离子“团”。??另外Ｄ区电离层在夜间近乎消失。Ｄ区电子与其他成分的高频率碰撞是导致穿??过该区域电磁波被强烈吸收的主要原因；高度为９０－１４０?ｋｍ的电离区域称为Ｅ区，??该区域的主要成分为分子离子，比如ＮＯ＋、Ｏ２＋和Ｎ２＋；１４０ｋｍ以上区域为电离??层Ｆ区，该区域的主要成分为氧原子离子（〇＋）。根据离子成分的不同，白天Ｆ??区可分为Ｆｉｇ?（１４０－１８０?ｋｍ）和Ｆ２区（１８０?ｋｍ以上）（熊年禄等，１９９９）。??６００１——■?？?■?Ｖ?＜????？?？???????５５０?－?Ｉ?＼??５００?－?Ｎ＊＼?ｊｗ?＼?ｔｏｐｓｉｄｅ?Ｉｏｎｏｓｐｈｅｒｅ??：：Ａ?＼??Ｉ；Ｉ＾ｖ＼?＼一…一：??—ｍ?＾?Ｅ?ｒｅｇｉｏｎ??１００１－??ｒｆ?１?．??，??■??■????１０＊?１（Ｔ?Ｊ０＇°?１０＂?１０１２?１０＇１??Ｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎ／ｍ＂１??图１．３电离层分层示意图。取自徐文耀等译（２０１０）??１．２中高层大气－电离层耦合??中高层大气，包含中间层、低热层和高层大气。其中关键大气参数有大气风??尝温度和密度。根据大气环流理论，两极之间的温度梯度导致纬向风随高度的??增加而增加，在冬季半球盛行东向风，在夏季半球盛行西向风。图１．４和图１．５??是?ＣＯＳＰＡＲ?ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ?Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ?Ａｔｍｏｓｐｈｅｒｅ?（ＣＩＲＡ）模式提供的一月和七月??
【参考文献】：
博士论文
[1]基于气辉与北斗GNSS观测的电离层中尺度结构特性研究[D]. 黄福庆.中国科学技术大学 2019
[2]基于低轨卫星TEC数据的顶部电离层变化特性研究[D]. 钟嘉豪.中国科学技术大学 2017
本文编号：3116687
【文章来源】：中国科学技术大学安徽省 211工程院校 985工程院校
【文章页数】：123 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
图１．１大气垂直结构示意图
＼?卜．??／Ｔｈｅｒｍｏ??＼?／?ｐａｕｓｅ??２００?－?■?、?ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ?＇??—Ｔｈｅｒｍｏｓｐｈｅｒｅ??１００－?Ｍｅｓｏ－?＾?＾??ｐａｕｓｅ?ｖ?，?．，??、《ｖ＾?Ｍｅｓｏｓｐｈｅｒｅ??－＿?Ｓｔｒａｌｏｐａｕｓｃ）?，??ｙ?ＳＵａｔａｓｐｈｅｒｅ??Ｔｒｏｐｏｐａｕｓｃ?Ｃ??＾＾＾ｌ＆ｏｐｏａｐｈｅｒＢ一?＾＾??２００?４００?６（Ｘ）?＆）０?１０００??Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ，?Ｋ??图１．１大气垂直结构示意图。取自Ｐｒ６１ｓｓ．?（２０１２）??１００?ｋｍ以下，大气中性成分密度大，各成分充分混合，比例比较固定，随??高度具有相似的变化规律，因此按照大气混合和大气成分组合情况，１００?ｋｍ以??下区域大气可称为均质层（Ｈｏｍｏｓｐｈｅｒｅ）。１００?ｋｍ以上大气各成分密度受各自重??力影响，从而各成分随高度变化速率差异明显，故该区域被称为非均质层??（Ｈｅｔｅｒｏｓｐｈｅｒｅ）。如图１．２所示，在１００?ｋｍ高度以上，分子量大的大气成分Ｃ比??如氧气和氩气等）密度则随高度升高快速减少，分子质量较轻的大气成分（氢原??子）密度随高度升高变化较为缓慢。??￣Ｔ＂ＴｗＴ￣Ｉ＂ＩＴＩＴ＿＊＂ｒＴＴ￣ｒ＾ｒ＊Ｔ＿ｌ￣ｒＴ＇ＴＴｒＴ＂Ｔ＿＂７ＴＴＹｒＴｒＴ＂Ｔ＿ｒＴ＞Ｔ＿ｐ＂ＩＴＴ＿ｒ＂ｎ—ｒ＊ＴＴＴ￣■＂ＴＴＴｒＴ＿＇ｒｒｉＴｎ??＼?＼ｍ＼??４００?－?、、?０＾＼?＼?－??｜３。。－?二、、Ｘ?Ｎ＼＼?－??Ｉ?、、、十＼＼??１００?－?．?、－??ｇ?ｉｉｌｍｉｌ?ｉ?ｕｌｎｕｌ?ｉ?ｈＩｍｉｉＦ?．?ｉ
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【参考文献】：
博士论文
[1]基于气辉与北斗GNSS观测的电离层中尺度结构特性研究[D]. 黄福庆.中国科学技术大学 2019
[2]基于低轨卫星TEC数据的顶部电离层变化特性研究[D]. 钟嘉豪.中国科学技术大学 2017
本文编号：3116687
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