Collaborative Research: CEDAR--Quantifying the Impact of Radiation Belt Electron Precipitation on Atmospheric Reactive Nitrogen Oxides (NOx) and Ozone (O3)

合作研究:CEDAR——量化辐射带电子沉淀对大气活性氮氧化物 (NOx) 和臭氧 (O3) 的影响

基本信息

  • 批准号:
    1650738
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 14.36万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-09-15 至 2022-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This work will study how certain energetic particles in the magnetosphere affect and change of the composition of the region of the atmosphere closer to the surface of Earth. Improved understanding of how different regions of Earth's atmosphere are linked will enhance our predictive capabilities to protect satellites and other technological assets from the effects of solar and magnetospheric storms. This grant will also develop interdisciplinary collaborations across geoscience (magnetosphere, ionosphere, energetic particles, upper and middle atmosphere).The research will quantify the contribution of energetic electron precipitation from the Van Allen radiation belts to the production of reactive nitrogen oxides (NOx) in the mesosphere and stratosphere and its resultant impact on ozone (O3). Observations from the FIREBIRD (Focused Investigations of Relativistic Electron Burst Intensity, Range, and Dynamics) satellites and Van Allen Probes will be used to produce the particle spectra and the global maps of electron flux that will be used to drive the WACCM-DART model which implements a new D-region chemical scheme to calculate NOx. By adding this new source, i.e., electron flux from the radiation belts, to the WACCM-DART, the deficits of the NOx in the model simulation are expected to be tackled. Once the model can be validated and favorably compare with observations, the impacts of the radiation belt REP on the NOx in the mesosphere and stratosphere, and the O3 in the stratosphere will be quantified.This award reflects NSF's statutory mission and has been deemed worthy of support through evaluation using the Foundation's intellectual merit and broader impacts review criteria.
这项工作将研究磁层中的某些高能粒子如何影响和改变靠近地球表面的大气区域的成分。更好地了解地球大气层不同区域之间的联系将增强我们的预测能力,以保护卫星和其他技术资产免受太阳和磁层风暴的影响。这笔赠款还将发展跨地球科学(磁层、电离层、高能粒子、高层和中层大气)的跨学科合作。该研究将量化范艾伦辐射带的高能电子沉淀对活性氮氧化物(NOx)产生的贡献。中间层和平流层及其对臭氧 (O3) 的影响。 FIREBIRD(相对论电子爆发强度、范围和动力学的集中研究)卫星和范艾伦探测器的观测结果将用于生成粒子光谱和电子通量的全局图,这些图将用于驱动 WACCM-DART 模型,该模型实施新的 D 区化学方案来计算 NOx。通过将这个新源(即来自辐射带的电子通量)添加到 WACCM-DART,模型模拟中 NOx 的缺陷有望得到解决。一旦模型得到验证并与观测结果进行良好比较,辐射带 REP 对中层和平流层 NOx 以及平流层 O3 的影响将被量化。该奖项反映了 NSF 的法定使命,并被认为是值得的通过使用基金会的智力优势和更广泛的影响审查标准进行评估来提供支持。

项目成果

期刊论文数量(1)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Estimating the Impacts of Radiation Belt Electrons on Atmospheric Chemistry Using FIREBIRD II and Van Allen Probes Observations
使用 FIREBIRD II 和范艾伦探针观测估计辐射带电子对大气化学的影响
  • DOI:
    10.1029/2020jd033098
  • 发表时间:
    2021-03-11
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    K. Duderstadt;C. L. Huang;H. Spence;S. Smith;J. Blake;A. Crew;A. Johnson;David Klumpar;Daniel R. Marsh;J. Sample;M. Shumko;F. Vitt
  • 通讯作者:
    F. Vitt
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  • 影响因子:
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  • 通讯作者:
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