电离层电子密度冬季异常的变化规律与形成机制研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41874184
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    64.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0411.空间物理学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

The winter anomaly of ionospheric F2 layer is the phenomenon that the maximum daytime electron density occurs in winter instead of summer. This variation of the electron density is opposite to the seasonal effects of the ionospheric ionization due to solar radiation. This anomaly favors the location at the middle latitude in the geographic coordinate, but at the subauroral latitudes (near magnetic pole location). This is due to the contribution from auroral heating on the O/N2 ratio in addition to the seasonal variations of this ratio. In winter, the O/N2 at the near-pole-location is much stronger than that at the far-from-the-pole location (at middle latitude in the geographic coordinate, but at latitudes lower than the subauroral region), thus is assumed to contribute greatly to the observed winter anomaly there; while at the far-from-pole location the equinoctial peaks of the electron density or semi-annual variation of the electron density dominates. The above explanation of the winter anomaly has a long history and rarely considers the effects of the plasma dynamics. However, recently, a new O/N2 pattern is revealed through observations from TIMED/GUVI, which show stronger O/N2 ratio in the far-from-pole region while weaker O/N2 ratio in the near-pole region. This longitudinal pattern of O/N2 is unexpected, and thus the formation of the winter anomaly of the electron density needs further investigation. Our present work will construct the global pattern of the winter anomaly from various data base, including the COSMIC, the ionosonde as well as the incoherent scatter radar observation. The winter anomaly patterns between the northern and southern hemispheres will be compared and their mechanisms will be examined, by a comparison with the global pattern from horizontal wind and the observational O/N2 ratio. Further, the NCAR-TIEGCM model, which is a time-dependent, self-consistent, three-dimensional and physics-based model of the global thermosphere/ionosphere system, will be applied to examine the physical mechanisms of the winter anomaly, which involves the relative contribution from various factors, such as the solar flux, the O/N2 ratio, the horizontal wind and the plasma drift, and also the interaction among these factors.
电离层冬季异常,即白天电子密度在全年冬季最大而非出现在预期的夏季的现象,已得到广泛研究,但以往研究主要考虑热层大气成分而忽视动力学过程等因素的影响。且近年来观测表明,热层大气成分在近极和远极地区的相对大小及其对电子密度季节变化的可能影响与以往人们期待的不一致,因此冬季异常的形成机制是亟待解决的科学问题。申请者拟运用全球多种电离层观测进行南北半球对比分析,将冬季异常现象与全球中性成分和热层风对比,研究其全球变化特性和形成机制。同时借助三维自洽的热层-电离层电动力学耦合模型开展系统的理论模拟研究,以辨明太阳辐射、中性大气成分、中性风和电场漂移等因素对全球冬季异常现象的相对贡献和相互影响。

结项摘要

以往人们认为,由极区加热驱动的极区次级环流是引起中性大气成分O/N2比值在冬季显著增加,出现强冬季电子密度异常并随太阳活动变化的主要原因,但O/N2变化的具体机制尚不清楚,且动力学过程的影响较少考虑。本项目计划借助观测和模拟,辨明太阳辐射、中性大气成分、中性风和电场漂移等因素对电离层电子密度的季节变化(主要是冬季异常)的贡献和相互影响的机制。基于以上研究目标,本项目在执行期间(2019-2022年),在中性大气成分的变化机制,太阳辐射对电离层/热层的影响,以及电离层变化受动力学等多种过程的相对影响方面,开展了多项研究工作,主要包括:(1)基于TIEGCM理论模型对O/N2随季节和太阳辐射变化响应过程中的各物理和化学过程进行了定量的研究,揭示了O/N2变化主要受化学过程和增强的热层环流的影响。(2)我们的研究也揭示了原子O对太阳辐射加热的响应时间快于N2分子,并发现了可引起O/N2季节变化的极区极光能量的世界时/经度变化。上述研究很好地揭示了O/N2随季节和太阳活动变化的机理,且O/N2比值可能受到影响极区的太阳风和行星际磁场的影响,对理解电子密度的冬季异常及其随太阳活动的变化具有重要参考意义。(3)本项目也阐明了O/N2比值、电场漂移以及中性风等过程对多种电离层现象/变化的相对影响,如赤道电子密度峰值高度的异常结构的形成,电离层F1层出现率的经度变化,以及低层大气潮汐对电离层总电子含量增强的贡献等。这些结果均为探讨电离层电子密度的季节变化提供了多种可能性,为电离层建模和电离层天气预报提供了重要的基础和前提。基于这些研究成果,在地学高水平杂志发表SCI论文15篇,培养了博士毕业生3名(汪令敏、李振兴、李娜)和在读博士、硕士研究生3名(黎中黎,朱晟霆,王一涵)。协助培养博士后黄福庆和程雪涛。

项目成果

期刊论文数量(15)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Different Peak Response Time of Daytime Thermospheric Neutral Species to the 27‐Day Solar EUV Flux Variations
白天热层中性物种对 27 天太阳 EUV 通量变化的不同峰值响应时间
  • DOI:
    10.1029/2020ja027840
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Geophysical Research: Space Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Dexin Ren;Jiuhou Lei;Wenbin Wang;Alan G. Burns;Xiaoli Luan;Xiankang Dou
  • 通讯作者:
    Xiankang Dou
Ionospheric Nighttime Enhancements in the Equatorial Region as Revealed by the Beidou Geostationary TEC Observations
北斗同步TEC观测揭示赤道地区电离层夜间增强
  • DOI:
    10.1029/2022ja030483
  • 发表时间:
    2022-07
  • 期刊:
    Journal of Geophysical Research: Space Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Yihan Wang;Fuqing Huang;Jiuhou Lei;Xiaoli Luan;Xiankang Dou;Charles Owolabi
  • 通讯作者:
    Charles Owolabi
Topside Ionospheric Conditions During the 7-8 September 2017 Geomagnetic Storm
2017 年 9 月 7 日至 8 日地磁风暴期间的上部电离层状况
  • DOI:
    10.1029/2019ja026590
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SPACE PHYSICS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Jimoh Oluwaseyi;Lei Jiuhou;Zhong Jiahao;Owolabi Charles;Luan Xiaoli;Dou Xiankang
  • 通讯作者:
    Dou Xiankang
Middle-Latitudinal Band Structure Observed in the Nighttime Ionosphere
夜间电离层中观测到的中纬度带结构
  • DOI:
    10.1029/2018ja026059
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SPACE PHYSICS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Zhong Jiahao;Lei Jiuhou;Yue Xinan;Luan Xiaoli;Dou Xiankang
  • 通讯作者:
    Dou Xiankang
Ionospheric Diurnal Double-Maxima Patterns Observed by the TEC From Beidou Geostationary Satellites in the Asian-Australian Sector During 2016-2018
2016-2018年亚澳区北斗静止卫星TEC观测到的电离层日双极大值模式
  • DOI:
    10.1029/2020ja028578
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    JOURNAL OF GEOPHYSICAL RESEARCH-SPACE PHYSICS
  • 影响因子:
    2.8
  • 作者:
    Wang Yihan;Huang Fuqing;Lei Jiuhou;Luan Xiaoli;Dou Xiankang
  • 通讯作者:
    Dou Xiankang

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

利用F区电离层特性参量获取等效中性风的方法与讨论
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    空间科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘立波;雷久侯;栾晓莉;万卫星
  • 通讯作者:
    万卫星
武汉地区垂直等效风场季节变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    电波科学学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    栾晓莉;刘立波;雷久侯;万卫星
  • 通讯作者:
    万卫星

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

栾晓莉的其他基金

午后极光的季节变化及其形成机制研究
  • 批准号:
    42174193
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    59 万元
  • 项目类别:
    面上项目
低纬电离层南北半球不对称性研究
  • 批准号:
    41674154
  • 批准年份:
    2016
  • 资助金额:
    70.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
极光活动的季节与经度变化及其电离层热层效应研究
  • 批准号:
    41274158
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    80.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
夏季电离层夜间异常的动力学过程研究
  • 批准号:
    41104107
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    26.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码