北半球中低纬大气太阴潮汐对Es层的影响

本文采用中低纬度数个台站的数字测高仪观测数据分析了Es层参数的大气太阴半日变化,结果表明:Es的临界频率(foEs)、遮蔽频率(fbEs)及虚高(h-Es)中均存在太阴半日周期的振荡.foEs和fbEs的太阴半日潮日变化及季节变化趋势非常相似,只是foEs太阴半日潮的幅度大干fbEs太阴半日潮的幅度,两者的相位几乎无差值.中低纬5个台站Es层参数的太阴半日潮幅度和相位的日变化值、季节变化值均不同,随纬度变化.foEs和h'Es的太阴半日潮存在年变化,在不同年份的相同月份,Es太阴半日潮的幅度和相位均有不同.值得提出的是我们还发现武汉foEs和h'Es的太阴半日潮最大值和武汉中层和低热层大气太阴半日潮汐风最大值出现的月份相同.     

中国东部地区电离层foF2在第22-23太阳活动周时空变化特性

利用我国覆盖高中纬到低纬5个台站第22-23太阳活动周(1995-2006)的foF2每日整点观测数据,分析研究了中国地区foF2的纬度变化、太阳活动变化、日变化、月变化、季节变化、半年变化、年变化和地磁活动变化等变化特性.结果表明:foF2随地理纬度变化,呈负相关关系,即纬度越低,其值越大;foF2与太阳活动F107...     

极区夏季中层顶大气波的共振非线性相互作用

采用德国SOUSY VHF雷达数据研究极区夏季中层顶区域行星波-潮汐-重力波之间的非线性相互作用以及中层顶以上高度背景大气的不稳定性. 纬向风场的Lomb-Scargle功率谱显示35h行星波、周日潮、半日潮和1/8ch-1潮汐是中层顶区域占优势地位的大气扰动. 对频率组合的检验发现多组满足频率共振条件的三波组. 双谱分析表明大多数双谱峰代表潮汐谐波之间或潮汐与行星波或重力波之间的相互耦合, 而双谱峰的高度变化反映了波-波相互作用的变化. 在中层顶以上, 主要波分量对应的最强谱峰所在的各高度倾向于随频率增高而依次增加. 这可能是由两个低频波发生共振相互作用生成一个高频波的缘故. 行星波和潮汐的强度随高度近似地依次序逐渐增长, 达到最大, 然后再快速衰减. 这种图像与一个随高度增加从低频段向高频段移动的波-波共振相互作用“链”相关. 不稳定性分析表明, 在中层顶以上高度, Richardson数越来越小, 说明湍流运动逐渐加强, 背景大气越来越不稳定. 最后建议, 波-波和频共振相互作用与因不稳定导致的波耗散是中层顶区域两种占支配地位的动力学过程. 前者引起能量逐渐从低频波动向高频波动传输. 后者导致对背景大气的加热和对平均流的加速.     

基于COSMIC数据开展全球电离层foF2建模及变化特征研究

电离层foF2是短波通信、天波超视距雷达系统所需的关键环境参数,本文使用2006-2014年COMSIC掩星电离层数据和多项式方法,自主构建了高精度全球电离层foF2经验模型,并使用2015-2019年观测数据进行独立检验。本模型结果与建模及独立检验时段电离层foF2观测数据的相关系数分别为0.948和0.937,平均偏差分别为2.38%和3.08%,相对误差分别为11.72%和12.69%。利用该模型研究了电离层foF2时空变化特征,结果表明电离层foF2日夜变化幅度随纬度增加而变大,春秋分季期间南半球日夜变化幅度显著高于北半球,而夏季半球则远低于冬季半球。电离层foF2季节变化幅度随纬度增加而变大,夜间电离层foF2的季节变化以年特征为主,白天则包含了显著的年、半年特征,夜间季节变化幅度明显高于白天,南半球显著高于北半球。电离层foF2中纬槽现象主要出现在春秋分季夜间,经度方向四波结构主要出现在太阳活动低年和春秋分季期间。     

中国科大蒙城流星雷达观测中间层-低热层大气风场和潮汐研究(英文)

中国科学技术大学蒙城流星雷达（33.4°N,116.5°E）自2014年4月运行以来，已经持续观测超过了8 a。本文报道了该流星雷达8 a的水平风场和大气潮汐波动观测结果。另外，给出了该流星雷达观测和Navy Global Environmental Model-High Altitude(NAVGEM-HA)模拟的对比结果。观测结果表明在北半球较低中纬度地区，流星雷达观测的流星数量存在明显的周日变化，流星数量在当地时间的上午增多，在午后和夜晚降低。同时流星数量也存在明显的周年变化，在9和10月份出现大值，在2月份出现低值。此外，北半球较低中纬度地区中间层-低热层大气水平风场存在明显的周年变化，在84 km以上，纬向水平风场在夏季表现为东向风场，冬季表现为西向风场；而在84 km以下，冬季为东向风场，春季为西向风场。经向风场则表现出冬季为北向风场，夏季为南向风场。此外，大气风场存在明显的太阳热力潮汐波动，主要表现为周日潮汐，半日潮汐次之。其中纬向和经向周日潮汐均在春季3月份出现了最大值，振幅分别可达到40和30 m/s，而在秋季9月份出现较大值，振幅分别可达到30和25 m/s。周日潮...     

长江河口潮位站潮汐特征分析

基于横沙、马家港、堡镇和永隆沙4个潮位站2009年实测的逐时水位资料,分析了长江河口潮位站潮汐的时空变化特征、分潮组成、潮汐类型和变形.长江河口潮位站的潮汐存在日不等现象,主要表现为高潮位不等,其中3月份、9月份期间的日不等现象小潮比大潮明显,而6月份、12月份期间则是大潮比小潮明显.统计给出了潮位站各月最大潮差和最小潮差,长江河口的潮差呈现双峰变化,月最大潮差在3月份、9月份出现极大值,6月份、12月份出现极小值;月最小潮差在6月份、12月份出现极大值,3月份、9月份出现极小值.受径流和摩擦等影响,在南支向上游潮差减小.因北支径流分流比小,且地形呈喇叭口状,使得永隆沙站潮差比其他3个潮位站大.长江河口潮汐主要由4个主要半日分潮（M ₂、S ₂、N ₂、K ₂ ）、4个主要全日分潮（K ₁、O ₁、P ₁、Q ₁）和3个主要浅水分潮（M ₄、MS ₄、M ₆）组成.半日分潮占绝对优势,受河口水浅的影响,浅水分潮显著.潮汐类型系数除了永隆沙站小于0.25,其余3站的均大于0.25,表明北支属于正规半日潮,而北港、南港和北槽则属于不正规半日潮.4个测站的潮汐变形系数均大于0.1,表明长江河口潮位站潮汐变形显著,其中以北支永隆沙潮汐变形最为严重,变形系数可达0.173.     

台湾海峡M2分潮形态分布数值模拟研究

台湾海峡大部分区域属半日潮型,半日潮的主要分量为太阴半日分潮M2.前人研究表明,台湾海峡M2分潮是由来自太平洋的大洋潮波绕台湾岛南北两端汇合而成,振幅最大区位于福建沿岸的平潭-兴化湾-湄洲湾一带.为解释这一强潮区形成的动力机制,本文运用普林斯顿海洋模型(POM)进行台湾海峡M2分潮的潮波运动数值模拟.所设计的数值实验包括改变科氏力、海底地形以及岸界3个方面.实验表明,形成海峡西岸强潮区的机制主要是南北两股潮波在浅水区的汇合及岸界反射.     

三亚地区电离层foF2的混沌特性分析及其预测研究

利用三亚台站2013年电离层foF2观测数据,讨论了电离层foF2的混沌特性及其预测.采用改进的C-C算法确定时间延迟和嵌入维数,计算最大李雅普诺夫指数,定量地印证foF2时间序列具有混沌特性.基于RBF神经网络的方法对foF2参量进行短期预报,并将预报结果与Volterra模型、IRI模型和实测数据进行对比.结果表明,采用RBF神经网络法可成功预测foF2的变化,相比于国际参考电离层模型有较大提高,较Volterra模型也有一定提升.在一定时间尺度内,RBF神经网络预测结果较为准确,预测误差较小,超出该预测范围,预测效果将变差.     

基于BP神经网络的电离层频高图F层参数自动度量方法

为了改进传统的电离层频高图手动度量方法,提出了基于BP神经网络的数字频高图F层自动度量方法,该方法首先采用阈值去噪、多次回波和泄漏去除,并使用A45方法将频高图转换成单元点;然后采用BP神经网络的自适应训练拟合单元点图获取O波和X波F层描迹;最后根据描迹斜率变化寻找F1和F2层的分界点以及采用曲线拟合技术补偿F2层临界频率区域完成参数判读.该技术应用于中南民族大学新研制的数字测高仪测量的频高图自动度量中,获得了初步结果,度量的foF2和h'F2准确率分别达到81%和78%,结果表明:该方法具有较好的可靠性.     

海南地区扩展F统计特性及行星波扰动观测

为研究中国低纬地区扩展F(SF)的发生时间和季节特性以及行星波扰动对其影响,利用2013年海南三亚综合观测站DPS-4D数字测高仪观测到的电离层频高图数据,统计分析了扩展F的开始和持续时间及其季节变化;提取了电离层虚高,从虚高的逐日变化中获取了F层上抬时间和行星波扰动特征,并对上抬期间电离层F层最小虚高(h'F)、临界频率(fo F2)等参数进行了小波分析.结果表明:海南地区扩展F类型主要为RSF,其季节性最大值(51%)出现在分点季,RSF在日落后和午夜后均有发生,而FSF主要在夏季午夜后出现;海南地区电离层虚高在日落后反转增强(PRE)期间有明显上抬现象,电离层特征参数中存在周期为准2d、5d以及10d的行星波扰动,它通过调制电离层F区发电机电场的方式激励扩展F的发生和发展.     

The first observation of the atmospheric tides in the mesosphere and lower thermosphere over Hainan,China

Fuke (19.5°N, 109.1°E) meteor radar is the first radar of the low latitudes of China, which is used to detect the wind in the meso- sphere and lower thermosphere. In this paper, by using the wind data near three months (1 February-20 April, 2009), we first present the variation of the atmospheric diurnal tide, semidiurnal tide and mean wind in the height range 80-100 km over the low latitudes of China. The results from our analysis are summarized below. During spring months, there are quite strong tides in ...     

基于高频地波雷达观测的粤港澳大湾区春季海表流特征研究

基于高频地波雷达系统监测得到的海表流资料, 选取907个高密度空间点, 运用调和分析等方法, 探究粤港澳大湾区2020年3月的潮流特征。结果表明, 该海域潮流以不规则半日潮M2分潮为主, 且浅水分潮影响显著。主要全日分潮和半日分潮的倾角都在120°~160°之间, 即最大流速都为西北?东南流向, 表现为向岸?离岸流动的趋势。随着与海岸线距离的增加, 潮型系数和浅水系数逐渐增大, 区域南部离岸区表现出不规则全日潮的特征。可能最大流速和实测最大流速的范围分别为0.33~71.01 cm/s和58.63~149.99 cm/s, 其大值都分布于研究区的西北部和南部。     

A numerical study on nonlinear propagation and short-term variability of the migrating diurnal and semidiurnal tides

By using a three-dimensional fully nonlinear numerical model in spherical coordinates and taking the linear steady solutions of the migrating diurnal and semidiurnal tides in January from the Global-Scale Wave Model （GSWM） as the initial values, we simulate the linear and nonlinear propagations of the migrating diurnal and semidiurnal tides in the atmosphere from the ground to the lower thermosphere. A comparison of our simulations with the results of GSWM is also presented. The simulation results show that affected by the nonlinearity, the migrating diurnal and semidiurnal tides propagating in the middle and upper atmosphere exhibit evident short-term variability. The nonlinear interactions between the migrating tides and the background atmosphere can obviously alter the background wind and temperature fields, which suggests that the nonlinear propagations of the migrating diurnal and semidiurnal tides impact significantly on the transient dynamical and thermal structures of the background middle and upper atmosphere and the nonlinear effect is an important cause of the difference between the results of GSWM and observations.     

烟台外海潮波的特征

在烟台外海,潮汐属于正规半日潮性质,而潮流属于日潮流性质.用数值模拟和实测潮流分析两种方法研究了该特征并解释造成这一现象的原因:在烟台外海M2分潮具有驻波振动,存在着M2分潮流的辐聚、辐散现象,因而该海域M2分潮流很小.该海域日分潮流没有辐聚、辐散现象,因而日分潮流相对较强,从而造成了该海域的潮汐、潮流性质相异的特殊现象.     

台州湾附近海域潮汐、潮流特性

利用临时验潮站横门站的1a潮位观测资料、下大陈站长期验潮资料以及4个垂线测站的大、中、小潮潮流同步观测资料,分析了台州湾附近海域的潮汐、潮流特征,并探讨了海平面空间分布特征的影响因素.结果表明:横门站与下大陈站的潮汐类型均属于正规半日潮类型;横门站年平均潮差大于下大陈站4 cm;2站平均涨、落潮历时相当;台州湾除T-1...     

太阳活动高年海南地区电离层Es临界频率特性研究

利用海南站数字测高仪在2002太阳活动高年观测到的偶发E层（Es）临界频率（foEs）数据,统计分析了Es层foEs的逐日分布、日中值日变化和日发生率分布特性,结果表明（1）绝大部分临界频率foEs值小于10MHz,foEs大于10MHz的情况仅在夏季出现较多;（2）foEs日中值从7点左右开始迅速升高,在10点左右达到极大值,并一直维持到14点左右,之后缓慢下降;（3）Es层发生率在夏季最高,其次是秋冬季,最低为春季。分析表明,风剪切理论能够较好地解释Es日中值日变化,但却不能充分解释Es发生率及foEs大于10MHz的分布特性,还需考虑太阳辐射水平等因素对foEs分布的影响。这些结果对于低纬电离层Es不规则体的变化规律研究具有重要的科学意义。     

低地磁扰期间海南电离层F2层临界频率的观测与IRI预测结果的对比研究

国际参考电离层模型(IRI)是非常有影响的电离层经验模型之一,利用该模型对我国东亚地区,尤其是海南低纬度地区,进行长期预测的效果尚未研究。通过对一个太阳活动周(2002~2012年)期间海南观测站(19.5°N,109.1°E)数字测高仪DPS-4D观测到的电离层临界频率foF2在低地磁扰动条件下的月中值日变化、季节变化和年变化进行了分析;并与相应的IRI-2012模型预报值进行了对比研究。结果表明:1观测到的foF2存在着明显的冬季异常和半年异常现象,对太阳活动存在着明显的依赖关系;2IRI-2012模型预报值虽给出了海南foF2的基本观测特征,但细节上IRI模型预测值与观测值还是存在着地方时、季节和年度偏差,主要表现为:在太阳活动低年模型存在高估;在太阳下降年期间模型存在低估;在太阳活动较高时期模型存在明显的分季低估,冬、夏季高估;整体上,多数偏差率在±20%以内。偏差率较大的时段主要集中在0500-0800LT,这与以前研究结果基本一致。这些结果对进一步完善IRI模型,尤其是在中国低纬度地区foF2预测参数方面,具有重要的参考价值。     

长江河口北支潮位与潮差的时空变化和机理

考虑长江河口径流、潮汐和风场共同作用,数值模拟和定量分析北支潮位和潮差时空变化和动力机制.北支月平均潮位呈现出从1月到7月逐渐增大,从8月到12月逐渐减小的变化趋势,主要决定于径流量产生的余水位.潮差具有季节变化,一年中出现两次极大值和两次极小值.两次极大值出现在3月(农历二月)和9月(农历八月),两次极小值出现在6月...     

Characteristics of tidal gravity changes in Lhasa, Tibet, China

Tidal gravity changes arise from the response of the solid Earth to the tidal forces of the Sun,Moon and planets close to the Earth,and are a comprehensive reflection of the structure and distribution of physical properties of the Earth’s interior.As a result,observations of tidal gravity changes are the basis of studies on other global and/or regional dynamic processes.The characteristics of tidal gravity changes in the region of the Tibetan Plateau were investigated through continuous gravity measurements recorded with a superconducting gravimeter (SG) installed in Lhasa over a year.Through contrast measurements with a spring gravimeter LaCoste-Romberg ET20 at the same site,the gravity observations in Lhasa were scaled to the international tidal gravity reference in Wuhan.Meanwhile,the scale factor of the SG was determined accurately as-777.358 ± 0.136 nm s-2V-1,which is about 2.2% less than the value provided by the manufacturer.The results indicate that the precision of the tidal gravity observations made with the SG in Lhasa was very high.The standard deviation was 0.459 nm s-2,and the uncertainties of for the four main tidal waves (i.e.O 1,K 1,M 2 and S 2) were better than 0.006%.In addition,the observations of the diurnal gravity tides had an obvious pattern of nearly diurnal resonance.As a result,it is affirmed that the Lhasa station can provide a local tidal gravity reference for gravity measurements on the Tibetan Plateau and its surrounding regions.The loading effects of oceanic tides on tidal gravity observations in Lhasa are so weak that the resulting perturbations in the gravimetric factors are less than 0.6%.However,the loading effects of the local atmosphere on either the tidal or nontidal gravity observations are significant,although no seasonal variations were found.After removal of the atmospheric effects,the standard deviation of the SG observations in Lhasa decreased obviously from 2.009 to 0.459 nm s-2.Having removed the loading effects of oceanic tides and local atmosphere,it was found that the tidal gravity observations made with the SG in Lhasa significantly differed by about 1% from those expected theoretically,which may be related to active tectonic movement and the extremely thick crust in the region of the Tibetan Plateau.A more-certain conclusion requires longer accumulation of SG data and further associated theoretical studies.