太阳风向磁层-电离层(Magnetosphere and Ionosphere,MI)系统输入能量,而输入的能量随后在MI系统中消耗.本文从能量守恒原理出发,讨论太阳风-磁层-电离层(SMI)耦合过程中的能流路径和能量收支的定量关系.主要讨论9个问题:(1)太阳风向MI...太阳风向磁层-电离层(Magnetosphere and Ionosphere,MI)系统输入能量,而输入的能量随后在MI系统中消耗.本文从能量守恒原理出发,讨论太阳风-磁层-电离层(SMI)耦合过程中的能流路径和能量收支的定量关系.主要讨论9个问题:(1)太阳风向MI系统的能量输入,(2)MI系统对能量输入的响应,(3)环电流的能量消耗,(4)极区电离层焦耳加热的能量消耗,(5)极光粒子沉降的能量消耗,(6)磁尾能量的消耗、储存以及返回下游太阳风,(7)平静期间的能量积累与释放,(8)能量在不同能汇中的分配,(9)评价能量函数的准则和方法.展开更多
同全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)获取电离层总电子含量(total electron content, TEC)数据相比,传统的电离层垂测、斜测等短波段数据具有特征参数丰富、高度分辨率高、历史数据多等优点。为利用电离层垂...同全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)获取电离层总电子含量(total electron content, TEC)数据相比,传统的电离层垂测、斜测等短波段数据具有特征参数丰富、高度分辨率高、历史数据多等优点。为利用电离层垂测和斜测数据,研究地下核爆引起的电离层扰动。利用2016年1月6日朝鲜地下核试验当天的斜测、垂测数据分析电离层扰动现象。结果表明,本次地下核爆造成的行波电离层扰动为小尺度电离层扰动,传播速度为150.3~158.7 m/s。同时核爆发生后0.5 h在距离爆点421.4 km处,观测到F2层临界频率(critical frequency of the F2layer, foF2)较月中值增加了0.7 MHz,较1月5日、1月7日在协调世界时(coordinated universal time, UTC)2:00 UTC的增加了0.5 MHz,极有可能是地下核爆通过岩石圈-大气圈-电离层圈耦合机制造成电离层电子浓度增加。本文分析结果与其他文献资料非常吻合。由此可见,基于短波段电离层探测方式感知电离层扰动从而实现地下核爆炸事件的监测,是一种有效的核爆电离层效应监测手段,可与其他直接监测手段相印证,提高核爆事件监测能力。展开更多
地震瑞利波在沿地表传输时衰减很慢,其能量在远离震中的区域仍然能够激发大气和电离层扰动.本文利用中国境内的GPS接收机网络观测电离层总电子含量(total electron content,TEC),分析了2011年日本地震后在中国区域上空产生的电离层扰动...地震瑞利波在沿地表传输时衰减很慢,其能量在远离震中的区域仍然能够激发大气和电离层扰动.本文利用中国境内的GPS接收机网络观测电离层总电子含量(total electron content,TEC),分析了2011年日本地震后在中国区域上空产生的电离层扰动.研究发现,瑞利波的能量从地面经大气耦合传输到电离层高度,导致在中国区域上空电离层出现与瑞利波传播同步的TEC扰动.利用中东部的稠密接收机网络,还揭示了扰动的大尺度二维空间结构:瑞利波经过后产生的TEC扰动呈条带状,在中纬度地区沿西北—东南方向排列,而在低纬度大致为东西方向.条带的转向可能与地磁场作用下的中性-离子耦合过程有关,大气波动导致的等离子扰动倾向于沿磁力线方向(向南)传播,从而形成垂直磁力线方向(东西)的波前结构.这是首次在远离震中的区域使用GPS站网研究地震波耦合电离层扰动的大尺度二维空间结构.展开更多
This paper presents a brief summary of our recent work based on global MHD simulations of the Solar wind-Magnetosphere-Ionosphere (SMI) system with emphasis on the electrodynamic coupling in the system.The main conclu...This paper presents a brief summary of our recent work based on global MHD simulations of the Solar wind-Magnetosphere-Ionosphere (SMI) system with emphasis on the electrodynamic coupling in the system.The main conclusions obtained are summarized as follows.(1) As a main dynamo of the SMI system,the bow shock contributes to both region 1 Field-Aligned Current (FAC) and cross-tail current.Under strong interplanetary driving conditions and moderate Alfv'en Mach numbers,the bow shock's contribution may exceed more than fifty percent of the total of either region 1 or cross-tail currents.(2) In terms of more than 100 simulation runs with due southward Interplanetary Magnetic Field (IMF),we have found a combined parameter f=E sw P sw M A -1/2 (E sw,P sw,and M A are the solar wind electric field,ram pressure,and Alfv'en Mach number,respectively):both the ionospheric transpolar potential and the magnetopause reconnection voltage vary linearly with f for small f,but saturate for large f.(3) The reconnection voltage is approximately fitted by sin 3/2 (θ IMF /2),where θ IMF is the IMF clock angle.The ionospheric transpolar potential,the voltage along the polar cap boundary,and the electric fields along the merging line however defined they may be,respond differently to θ IMF,so it is not justified to take them as substitutes for the reconnection voltage.展开更多
文摘太阳风向磁层-电离层(Magnetosphere and Ionosphere,MI)系统输入能量,而输入的能量随后在MI系统中消耗.本文从能量守恒原理出发,讨论太阳风-磁层-电离层(SMI)耦合过程中的能流路径和能量收支的定量关系.主要讨论9个问题:(1)太阳风向MI系统的能量输入,(2)MI系统对能量输入的响应,(3)环电流的能量消耗,(4)极区电离层焦耳加热的能量消耗,(5)极光粒子沉降的能量消耗,(6)磁尾能量的消耗、储存以及返回下游太阳风,(7)平静期间的能量积累与释放,(8)能量在不同能汇中的分配,(9)评价能量函数的准则和方法.
文摘同全球导航卫星系统(global navigation satellite system, GNSS)获取电离层总电子含量(total electron content, TEC)数据相比,传统的电离层垂测、斜测等短波段数据具有特征参数丰富、高度分辨率高、历史数据多等优点。为利用电离层垂测和斜测数据,研究地下核爆引起的电离层扰动。利用2016年1月6日朝鲜地下核试验当天的斜测、垂测数据分析电离层扰动现象。结果表明,本次地下核爆造成的行波电离层扰动为小尺度电离层扰动,传播速度为150.3~158.7 m/s。同时核爆发生后0.5 h在距离爆点421.4 km处,观测到F2层临界频率(critical frequency of the F2layer, foF2)较月中值增加了0.7 MHz,较1月5日、1月7日在协调世界时(coordinated universal time, UTC)2:00 UTC的增加了0.5 MHz,极有可能是地下核爆通过岩石圈-大气圈-电离层圈耦合机制造成电离层电子浓度增加。本文分析结果与其他文献资料非常吻合。由此可见,基于短波段电离层探测方式感知电离层扰动从而实现地下核爆炸事件的监测,是一种有效的核爆电离层效应监测手段,可与其他直接监测手段相印证,提高核爆事件监测能力。
文摘地震瑞利波在沿地表传输时衰减很慢,其能量在远离震中的区域仍然能够激发大气和电离层扰动.本文利用中国境内的GPS接收机网络观测电离层总电子含量(total electron content,TEC),分析了2011年日本地震后在中国区域上空产生的电离层扰动.研究发现,瑞利波的能量从地面经大气耦合传输到电离层高度,导致在中国区域上空电离层出现与瑞利波传播同步的TEC扰动.利用中东部的稠密接收机网络,还揭示了扰动的大尺度二维空间结构:瑞利波经过后产生的TEC扰动呈条带状,在中纬度地区沿西北—东南方向排列,而在低纬度大致为东西方向.条带的转向可能与地磁场作用下的中性-离子耦合过程有关,大气波动导致的等离子扰动倾向于沿磁力线方向(向南)传播,从而形成垂直磁力线方向(东西)的波前结构.这是首次在远离震中的区域使用GPS站网研究地震波耦合电离层扰动的大尺度二维空间结构.
基金Supported by grants NNSFC (40831060,40621003)NKBRSF G2006CB806304 in China
文摘This paper presents a brief summary of our recent work based on global MHD simulations of the Solar wind-Magnetosphere-Ionosphere (SMI) system with emphasis on the electrodynamic coupling in the system.The main conclusions obtained are summarized as follows.(1) As a main dynamo of the SMI system,the bow shock contributes to both region 1 Field-Aligned Current (FAC) and cross-tail current.Under strong interplanetary driving conditions and moderate Alfv'en Mach numbers,the bow shock's contribution may exceed more than fifty percent of the total of either region 1 or cross-tail currents.(2) In terms of more than 100 simulation runs with due southward Interplanetary Magnetic Field (IMF),we have found a combined parameter f=E sw P sw M A -1/2 (E sw,P sw,and M A are the solar wind electric field,ram pressure,and Alfv'en Mach number,respectively):both the ionospheric transpolar potential and the magnetopause reconnection voltage vary linearly with f for small f,but saturate for large f.(3) The reconnection voltage is approximately fitted by sin 3/2 (θ IMF /2),where θ IMF is the IMF clock angle.The ionospheric transpolar potential,the voltage along the polar cap boundary,and the electric fields along the merging line however defined they may be,respond differently to θ IMF,so it is not justified to take them as substitutes for the reconnection voltage.
