电离层加热中热自聚焦不稳定性的数值研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41804156
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    22.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    D0411.空间物理学
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The thermal self-focusing instability (TSFI) caused by ionospheric heating is an important mechanism for the large-scale field aligned irregularities (FAI) generating, and give a profound impact on the radio waves pass through, so that the research on which are meaningful for engineering and military application. However, the ionospheric modulation facilities or experimental records are less involved in middle-low latitude areas and the theoretical research previously have somewhat limitation all make the TSFI a difficult issue in the research of ionospheric nonlinear effects. The two-dimensional (2-D) slow change full-wave model describing the propagation of HF pump waves in inhomogeneous magnetized plasma are presented by the finite difference time domain (FDTD) method in this project, then the transport equations of electron temperature and plasma density and the 2D full wave model are nonlinearly coupled together to simulating the process of the excitation of the TSFI and the formation of large scale field inhomogeneous structure. The simulation results will be compared with the observation results of EISCAT heating experiments to verify the validity of the model and analyze the effect of incident parameters, ionosphere background parameters on the spatial distribution of the electric field of pump waves and the development of TSFI, furthermore, lay the foundation for exploring the approaches to improve the efficiency of ionospheric heating effectively.
电离层加热所激发的热自聚焦不稳定性可促使改变电离层结构的大尺度场向不均匀体产生,对经过该区域的无线电波产生深远的影响,具有十分重要的工程及军事应用价值。由于目前中低纬区域电离层调制设备及实验数据的相对匮乏,以往理论研究又各有所限,使得热自聚焦不稳定性成为电离层非线性效应研究中的一大难点。本项目拟用时域有限差分方法构建非均匀磁化电离层背景中的二维缓变全波解数值模型,并耦合电子密度及电子温度的输运方程对电离层加热过程中激发热自聚焦不稳定性并生成大尺度场向不均匀体的过程进行详细模拟,模拟结果将与欧洲EISCAT调制实验结果相比较,以验证模型的准确性;最后我们结合模拟结果及实验数据分析泵波入射参数、电离层背景等对泵波场强空间分布以及热自聚焦不稳定性发展的影响,为探索能够有效提升电离层加热效率的方法或途径奠定基础。

结项摘要

本课题采用时域有限差分方法构建了非均匀磁化电离层背景中的一维及二维‘慢’波全波解数值模型,并耦合电子密度及电子温度的输运方程对电离层调制过程中激发热自聚焦不稳定性并生成大尺度场向不均匀体的过程进行了详细模拟,并对特征波反射区域附近电子密度及电子温度的变化率进行采样后求取其功率谱密度并进行了深入分析,结果表明:当HF泵波的电场阈值达到或超过百毫伏每米的量级时,即可有效激发热自聚焦不稳定性并发展出大尺度电子密度及温度不均匀体,这些不均匀体内的密度耗空约为1%-10%,而电子温度剧烈增长,到达背景温度值的1.2-2.1倍;且在相当的加热条件下,背景电子温度越低、电子密度越小,加热效果越显著;电子密度及电子温度的扰动幅度随着加热时间的推移而逐渐减小,即扰动逐渐趋于饱和,且电子温度要快于电子密度达到饱和状态;热自聚焦不稳定性发展出的大尺度不均匀体满足幂律谱结构,谱指数随着加热的进行逐渐趋于稳定,白天与夜间的幂律谱指数区别不大,但电子密度与电子温度的幂律谱有一定的区别。本课题研究成果为后续继续探索能够有效提升电离层调制效率的方法或途径提供理论依据及仿真结果参考。

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(1)
专利数量(0)
JJI甚低频台站信号对太阳耀斑事件的响应特性
  • DOI:
    10.6038/cjg2021o0422
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    顾旭东;罗凡;彭锐;李光剑;陈欢;王市委;易娟;李志鹏;倪彬彬;赵正予;王琛;袁丁
  • 通讯作者:
    袁丁

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其他文献

甲状腺及乳腺双重癌4例报道及文献分析 Double Thyroid and Breast Cancer: A Report of 4 Cases and Literature Analysis
双甲状腺与乳腺癌4例报告及文献分析
  • DOI:
    10.12677/acrpo.2017.64004
  • 发表时间:
    2017-08-23
  • 期刊:
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王琛;黄瀚章;周峰;王鹏飞;韩少良
  • 通讯作者:
    韩少良
金融危机背景下区域经济弹性的影响因素——以浙江省和江苏省为例@@@Influencing factors of regional economic resilience in the 2008 financial crisis:A case study of Zhejiang and Jiangsu Provinces
  • DOI:
    10.18306/dlkxjz.2017.08.007
  • 发表时间:
    2024-09-14
  • 期刊:
    Progress in geography
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    徐媛媛;王琛;Yuanyuan Xu;Wang Chen
  • 通讯作者:
    Wang Chen
基于模糊前沿面的分类方法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    系统工程理论与实践
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王琛
  • 通讯作者:
    王琛
不同治疗效果的艾滋病患者抗病毒治疗前HIV-1gp120准种特征差异
  • DOI:
    10.3760/cma.j.issn.1673-4092.2017.01.005
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    国际病毒学杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    欧阳雅博;孔德生;王彦;王琛;李臻鹏;焦洋;殷倩倩;陈德喜;马丽英
  • 通讯作者:
    马丽英
同种异体脂肪干细胞复合脱钙骨修复大鼠尺骨缺损
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    组织工程与重建外科
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王琛
  • 通讯作者:
    王琛

其他文献

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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

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          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]
      
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