基于激光雷达、气辉仪和流星雷达对海南岛中高层大气温度结构变化和重力波活动的观测与研究

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项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    41864005
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    41.0万
  • 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

Based on the long-term observations of atmospheric activities from lidar, airglow imager, and meteor radar, atmospheric temperature structures and gravity wave activities in the middle and upper atmosphere over Hainan (19.5°N, 109.1°E) will be studied in this proposal project. Lidar at Hainan Normal University, airglow imager and meteor radar at Fuke belong to the Chinese Meridian Project. Observations and researches of the middle and upper atmosphere, basing on the three instruments, are partially supported by the Project Supported by the Specialized Research Fund for State Key Laboratories..Hainan lidar is a dual-wavelength lidar (@532nm, @589nm), and the atmospheric temperature structure in the altitude range of 35-85 km can be measured by combining lidar signals from the Rayleigh scattering channel (532 nm) and the sodium resonance fluorescence channel (589 nm). To reveal the seasonal variation characteristics of atmospheric temperature over Hainan Island, lidar-observed results would be firstly contrasted to those from SABER/TIMED satellite and model NRLMSISE-00. And then, lidar-observed phenomena of Mesosphere inversion layer (MIL) will be statistically investigated, and their formation mechanism will be discussed in detail..For the study of AGW activities in this proposal, lidar-observed vertical temperature perturbations will be analyzed in wavelet analysis method. Gravity wave parameters such as vertical wavelength, period and phase velocity will be extracted. Simultaneous observations from airglow imager at Fuke will be analyzed to obtain the horizontal wavelength, phase velocity and propagation direction of AGWs observed in the mesopause region. Background wind information will be measured by meteor radar at Fuke, and the wind perturbations will be used to extract the intrinsic period and propagation directions of AGWs..According to the simultaneous observations from three instruments above, gravity wave propagations from the stratosphere into the upper mesosphere (35-105 km) will be investigated comprehensively, as well the effects of the wave saturation, dissipation and breaking. And the correlations between AGW activities and those lidar-observed abnormal temperature structures will be studied in this proposed project. .Hainan Island is near the equator and mainly controlled by the tropics marine climate. These works in our proposal can enhance the understanding of the atmospheric dynamics and climatology in lower latitude area. And they could be helpful for the clarification of AGW contributions to atmospheric dynamics in the middle and upper atmosphere. They are also helpful to the space weather forecasting and the establishment of global climate parameterization model.
基于子午工程海南师范大学双波长(532nm、589nm)激光雷达、海南富克台站气辉仪和流星雷达对海南上空大气活动的长期观测,本项目拟采用双波长激光雷达数据拼接方法完成中层大气(35-85 km)温度结构反演,开展海南岛中高层大气温度季节变化以及重力波活动的观测研究工作。对照模式以及SABER卫星的观测结果,揭示近赤道、濒海地区中层大气温度季节变化的区域特性,研究海南上空逆温层现象。分析激光雷达对温度垂直结构的探测结果,采用小波方法分析重力波引起的大气温度扰动,提取重力波的垂直参数;利用气辉仪和流星雷达的同时观测,得到重力波在中层顶附近的水平参数以及背景风场信息;研究平流层到中层顶高度范围中的重力波传播过程,以及重力波饱和和耗散对中高层大气的影响,揭示重力波活动与中层大气异常温度结构的相关性;拓宽人们对低纬度大气动力学过程以及气候学的认知,服务于空间天气预报和相关模型的建立。

结项摘要

基于国家重大科技基础设施“子午工程”项目激光雷达、NRLMSISE-00大气模式、SABER卫星和COSMIC卫星的测量数据,完成了Rayleigh激光雷达对中层大气温度探测的高精确反演与矫正技术开发;在此基础上,通过计算大气重力波活动导致的相对温度扰动,采用小波分析提取了重力波活动的特征参数,并完成了重力波扰动的垂直波数谱和时间频率谱的计算,探讨了大气重力波的饱和、破碎和耗散对背景大气的影响。同时,通过分析海南激光雷达在2011-2020年间的长期观测数据,完成了海南中层大气(30-65 km)温度结构的长期变化研究工作。结果表明,海南岛平流层顶位于 42-51 km 高度,中层大气日平均温度最高~262 K;中层大气温度变化呈现出明显不同于中高纬度地区的年、半年、季节变化特征;平流层顶温度的年际变化趋势对辐射通量F10.7指数变化有较明显的响应。另外,基于延庆和平泉激光雷达的2009-2020年间的长期观测数据,首次报道了我国上空中层云事件,并统计分析了这种罕见的云现象的特征,结合SABER卫星的水汽和温度观测结果,探讨了这种现象的可能形成机制,认为这种罕见的中纬度云现象的出现与全球气候变化导致的大气温度、水汽变化有直接关系,可能是全球气候变化的早期预警。除完成Rayleigh激光雷达对中层大气温度探测的高精确反演与数据矫正的关键技术开发外,这些研究成果揭示了近赤道、濒海地区中高层大气温度季节变化的区域特性,以及中层大气温度的长期变化对太阳活动变化的响应特征。重力波活动区域特性以及中层云的出现机制研究,在当前全球气候变暖的背景下,这些研究结果拓宽人们对我国不同纬度的大气动力学过程以及气候学的认知,能较好地服务于空间天气预报的需要和全球气候参数化模型的建立。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(1)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Clouds in the vicinity of the stratopause observed with lidars at midlatitudes (40.5–41ºN) in China
中国中纬度地区(40.5-41°N)激光雷达观测到的平流层顶附近的云
  • DOI:
    10.3390/rs14194938
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Remote Sensing
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Shaohua Gong;Yuru Wang;Jianchun Guo;Weipeng Chen;Yuhao Zhang;Faquan;Yuchang Xun;Jiyao Xu;Xuewu Cheng;Guotao Yang
  • 通讯作者:
    Guotao Yang
GravityWave Propagation from the Stratosphere into the Mesosphere Studied with Lidar, Meteor Radar, and TIMED/SABER
使用激光雷达、流星雷达和 TIMED/SABRE 研究重力波从平流层到中间层的传播
  • DOI:
    10.3390/atmos10020081
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Atmosphere
  • 影响因子:
    2.9
  • 作者:
    Shaohua Gong;Guotao Yang;Jiyao Xu;Xiao Liu;Qinzeng Li
  • 通讯作者:
    Qinzeng Li
Lidar Observation of mesospheric clouds above Beijing: A case study
北京上空中层云激光雷达观测:案例研究
  • DOI:
    10.1051/epjconf/202023704003
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    EPJ Web Conferences
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Shaohua Gong;Guotao Yang;Jihong Wang;Yuchang Xun;Foju Wu;Qinzeng Li;Xiao Liu;Chunxia Chen;Dawei Tian
  • 通讯作者:
    Dawei Tian
海口中层大气温度变化特性的 Rayleigh 激光雷达观测研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龚少华;杨洁;杨国韬;徐寄遥;李发泉;程学武;张明高;丁宗华;王钰茹;陈伟鹏;彭鸿雁;符运良;曲轶;羊大立;刘汉军;孙书娟;陈学明;吴伟
  • 通讯作者:
    吴伟

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其他文献

瑞利散射激光雷达强光感生噪声修正的新方法及大气温度探测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    常岐海;杨勇;岳川;龚少华
  • 通讯作者:
    龚少华
基于激光雷达手段的海南地区重力波与其波谱的季节分布特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹旭;杨国韬;王继红;龚少华;程学武;岳川;张铁民;傅军
  • 通讯作者:
    傅军
瑞利散射激光雷达强光感生噪声修正的新方法及大气温度探测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中国激光
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    常岐海;杨勇;岳川;龚少华
  • 通讯作者:
    龚少华
中国不同纬度背景Na层夜间和季节变化特征的激光雷达研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    龚少华;杨国韬;徐寄遥
  • 通讯作者:
    徐寄遥
基于激光雷达手段的海南地区重力波与其波谱的季节分布特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邹旭;杨国韬;王继红;龚少华;程学武;岳川;张铁民;傅军
  • 通讯作者:
    傅军

其他文献

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龚少华的其他基金

南海热带气旋激发大气重力波特性的多设备观测研究
  • 批准号:
    42364012
  • 批准年份:
    2023
  • 资助金额:
    32 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
海南地区中高层大气重力波活动的激光雷达研究
  • 批准号:
    41264006
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    49.0 万元
  • 项目类别:
    地区科学基金项目

相似国自然基金

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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]
      
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