磁暴期间海口站电离层的垂直漂移特性的研究.pdfVIP

第26卷增刊 电波科学学报 V01．26，Sup． CHINESE OFRADIOSCIENCE october，2011 2011年10月 JOURNAL 磁暴期间海口站电离层的垂直漂移特性研究 孙树计 陈 春 班盼盼 (中国电波传播研究所．电渡环境特性及模化技术国家科技重点实验室．山东青岛266107) 摘 要磁暴期间，电动力学过程对低纬电离层的演化过程具有重要作用。利用50 次磁暴初相和主相期间的历史数据，以Fejel-经验模型给出的磁赤道上空等离子体 漂移为扰动的参考值，分析海口站电离层F层的垂直漂移特性。研究表明，磁扰期 间，电离层F层底部和峰值高度附近的垂直漂移速度具有较强的相关性，它们均与 赤道等离子体的漂移速度相似，只是幅度偏低。尽管在冬季的数据离散度较大，但这 种相关性与季节的关系不大。本文的研究结果证实，磁暴初相和主相期间海口站电 离层的电动力学过程与赤道附近类似。 关键词 电动力学；漂移；赤道异常；低绔电离层 中图分类号TN011+：2 是研究电离层电动力学过程的有力手段。扰动发生 1．引 言 时，受不同扰动源的共同作用，电离层特定高度被抬 已有的研究表明，电动力学过程在低纬电离层 升或者压低，对电离图的反演能得到电离层高度变 的变化过程中具有重要作用，特别是在扰动时。特 化的数值。 别的，磁扰期间，当东西向的扰动电场作用到电离层 利用海口站(磁纬8．6。，磁倾角26．90)的历史 等离子体上时，在等离子体漂移日变化的基础上叠 数据，研究磁扰期间电离层的垂直漂移特征，探讨电 加了额外的漂移，它打破了电离层原有的演化过程， 离层F层垂直漂移随赤道扰动电场变化的统计特 导致电离层的赤道异常区出现一系列的反常变 性。考虑到理论上的复杂性，分析中不再区分瞬时 化∽]。 穿透电场和扰动发电机电场的贡献。 磁扰期间，电离层扰动电场主要由两部分构成， 2．数 据 分别为太阳风一磁层对流驱动的瞬时穿透电场C3-43 和热层风驱动的扰动发电机电场[5]。这些扰动电场 为了研究磁扰期间电离层的垂直漂移特性，选 及其造成的电磁漂移能显著改变低纬电离层的参数 择了1978—1995年的50次强磁暴事件，见表1。这 分布[6-8]。通常来讲，磁暴发生后，低纬电离层首先些磁暴均为单主相事件，且它们的Dst最小值均低 受到穿透电场的影响，几小时之后扰动发电机电场 于一100nT．研究表明，磁暴初期的数小时内，低纬 才逐渐介入[9]。尽管从理论上讲这些过程已基本为 电离层参数的分布主要取决于扰动电场的分布[1引， 人所了解，但在事件中如何有效区分这些电场的效 而中性风和大气中性成份对低纬电离层的影响则相 应仍是困难重重，因为它们的影响不是简单的叠加， 对滞后至少数个小时n5|。由于中性风对电离层的 而是发生复杂的相互作用【10j。文献[111一[-133利用抬高作用比较明显，为了尽量减少中性风和中性成 非相干散射雷达数据以及多个物理模型研究了扰动 份的影响，我们只选择磁暴初相和主相期间的数据。 电场的纬度变化特性。它们的结果表明，区域扰动 考虑到电离层对行星际／磁层扰动的响应具有很强 电场的值在赤道和中纬之间几乎与纬度无关。除了 的季节依赖性[9’161，本文把所有样本归类到三个季 非相干散射雷达和物理模型之外，电离层垂测仪也 节，分别为冬季(1l～