扰动条件下极区电离层数值模拟研究

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基本信息

项目摘要

The polar ionosphere is greatly influenced by aurora particle precipitation and convection electric field originating from the solar wind and the magnetosphere. During period of large geomagnetic storms, enhanced sunlit plasma density from lower latitudes in the postnoon sector was observed to follow the convection contours toward the cleft and the polar cap, evolving into polar ionosphere space weather phenomena such as polar cap patches under the influence of auroral precipitation and convection. However, there is still no agreement on the formation mechanisms of patches and little is known about their evolving features across the polar cap area. This project is intended to study formation mechanisms of polar cap patches theoretically using a 3-dimensional time-dependent high latitude ionosphere model. It is expected to obtain new knowledge about the patch formation between different potential mechanism under different interplanetary solar wind conditions, and the forming and evolving features of polar cap patches in different seasons and geomagnetic activities. The 3-dimensional time-dependent high-latitude ionosphere model is expected to get improved to reproduce polar ionosphere feature during disturbed space conditions.
极区电离层强烈受到来自太阳风和磁层极光沉降粒子和极区对流电场的影响,特别是磁暴期间较低纬度的光致电离等离子体水平输运经过极隙区,在极光粒子和对流电场的工作作用下,形成极盖等离子体云块等空间天气现象。目前对于极盖等离子体云块的形成机制和演化过程尚无定论。本项目拟通过已经建立的极区三维时变电离层模型,理论研究各种可能的物理机制对极盖等离子体云块形成的贡献,获得极区等离子体云块在不同行星际太阳风条件下的规律性认识,研究不同季节和不同地磁活动条件下等离子体云块的形成规律。改进极区电离层模型,开展扰动期间极区电离层响应的数值模拟。

结项摘要

本项目研究发现,中山站冬季NmF2磁中午异常主要由光致电离等离子体与极区对流共同作用的结果。与中山站构成地磁共轭的Longyearbyen站NmF2日变化在太阳活动高年和低年的不同形态分别由F层等离子体水平输运和极光粒子沉降所引起。中山站、Tromso站和Longyearbyen站NmF2月中值随太阳活动指数P总体上呈线性增长趋势。在北极两个台站冬季,NmF2随P变化还表现出一定的放大效应。ZHS站夏季,NmF2随P变化表现出了一定的饱和效应。中山站在地磁扰动期间的F-lacuna均发生在03:00-13:00MLT时间段,即主要集中于磁地方时晨侧。F-lacuna发生期间的电离层TEC的变化分析显示,TEC越大,F1-lacuna发生率越大,TEC越小,F2-lacuna发生率越大,Total lacuna在不同水平TEC下,发生率几乎不变。F2-lacuna的发生与局地增强的极区对流电场有关。数值模拟显示,日侧局部增强的极区对流电场能有效“切割”逆阳对流导致的舌状等离子体结构(TOI),形成机盖区等离子体云块。等离子体云块在午后的传输强烈受到行星际磁场南向分量变化的调制,行星际磁场转北向时,等离子体云块传输受到抑制。极区电离层TEC统计结果显示负向行星际磁场By和Bz有利于日侧等离子体传输穿越极盖区进入夜侧,并在极光带纬度出现主要向晨侧运动的趋势。改进的三维时变高纬电离层模型初步具备模拟极区扰动电离层特性的能力。.本项目对南北极极隙区纬度F层特性进行了系统研究,特别针对南极中山站测高仪观测数据,对F层日变化磁中午现象和扰动条件下的测高仪F层观测空白现象进行了系统研究,在极区全域范围内的电离层TEC等离子体云块的形成和演化方面取得了创新的研究成果,结合观测结果分析的数值模拟,对其中的物理过程进行了细致的分析,相关研究结果对构建极区电离层预测模型奠定了基础。

项目成果

期刊论文数量(9)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
极隙区纬度F-lacuna及其相关的TEC变化研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    J. Geophys. Res. (Space Physics),
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨升高;张北辰
  • 通讯作者:
    张北辰
极区电离层等离子体跨越极盖区传输到晨侧的直接观测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    J. Geophys. Res. Space Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨升高;张北辰
  • 通讯作者:
    张北辰
一类特殊机盖等离子体云块传输事件研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    J. Geophys. Res., Space Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    J Moen;M Lockwood;I McCrea;张北辰
  • 通讯作者:
    张北辰
太阳活动低年冬季南极中山站和北极Svalbard站电离层特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    , J. Geophys. Res. Space Physics
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张北辰
  • 通讯作者:
    张北辰
数值模拟日侧磁场重联对极盖等离子体云块形成的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    杨升高;张北辰
  • 通讯作者:
    张北辰

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其他文献

中山站高频雷达回波的日变化特征及地磁活动的影响
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘二小;胡红桥;刘瑞源;吴振森;吴铭君;杨惠根;张北辰
  • 通讯作者:
    张北辰
X-射线耀斑引起的日侧电离层吸收事件的研究
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    科学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    贺龙松;M;Nishino;张北辰
  • 通讯作者:
    张北辰
极光全天空图象移动速度的一种计算方法
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    极地研究
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    --
  • 作者:
    徐文耀;魏自刚;张北辰;胡红桥;刘瑞源
  • 通讯作者:
    刘瑞源
南极中山站极区空间环境观测系统
  • DOI:
    10.13679/j.jdyj.2016.1.001
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    极地研究
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄德宏;胡红桥;刘瑞源;杨惠根;张北辰;胡泽骏;刘建军;何昉;刘勇华;韩德胜
  • 通讯作者:
    韩德胜
极区软电子沉降对电离层影响的模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    地球物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张北辰;刘瑞源
  • 通讯作者:
    刘瑞源

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张北辰的其他基金

极盖区电离层等离子体云块形成与极盖区变化关系研究
  • 批准号:
    41774166
  • 批准年份:
    2017
  • 资助金额:
    49.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
极区电离层南北极对比研究
  • 批准号:
    40874082
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    43.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
亚暴期间极区全域电离层模拟研究
  • 批准号:
    40474056
  • 批准年份:
    2004
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
极光区电离层模拟研究
  • 批准号:
    40004007
  • 批准年份:
    2000
  • 资助金额:
    17.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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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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