基于IGS的TEC赤道异常南-北不对称性分析

利用IGS提供的太阳活动第23-24周期间2000年1月1日至2011年12月31日的GPS TEC数据,分析了东南亚地区经度110°E区域在不同的太阳活动情况下白天电离层赤道异常(EIA)各参数的南-北不对称性变化,以及不对称性随太阳活动变化的关系。结果表明:太阳活动的强弱与赤道异常双峰强度和双峰差异大小的关系明显,赤道异常双峰在驼峰强度、纬度位置和出现的时间等都有明显的季节变化特征,且有比较明显的南-北不对称性。在太阳活动高时,EIA双峰强度差异明显比太阳活动低时要大,各季节的峰值强度均值表现为北驼峰比南驼峰强,6-8月份北驼峰峰值出现的时间平均比南驼峰出现时间晚约1 h。在太阳活动低时,夏季和秋季节时北驼峰比南驼峰强,秋冬季节南驼峰比北驼峰强,且冬季北驼峰出现的时间要比南驼峰早约1 h,在5-9月份期间北驼峰出现的时间要比南驼峰晚约2 h。随着太阳活动的逐渐升高,冬至期间不对称性指数Ia均值增大的趋势非常明显。     

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。     

中性风对赤道电离异常的影响

利用太阳活动中-高年期间的GRACE卫星观测,反演顶部电离层电子密度,分析赤道电离异常（Equatorial Ionization Anomaly,EIA）随地方时和地理经度的变化特征,进而分析：中性风对EIA发展的影响.结果表明：EIA强度表现出显著的随地方时和地理经度的变化,EIA强度随地理经度的变化与等离子体泡的经度变化特性相似.EIA强度主要取决于EIA槽附近的电子密度,EIA强度对EIA区电子密度的依赖还随地方时和季节变化.中性风对EIA的发展有着重要作用.     

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,使用2006—2014年COMSIC(constellation observing system for meteorology, ionosphere, and climate)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...     

磁暴对夜间中低电离层影响的数值模拟

从电子连续方程、电子运动方程以及离子运动方程出发,选用IRI-90电子浓度为磁暴初始时的浓度,并采用HEDIN-90剪切时变中性风模式,对中低纬电离层F层在磁暴期间的变化形态进行了数值模拟研究.模拟结果表明:磁暴会引起电离层产生不同程度的扰动,在磁暴时存在的东西方向电场的作用下,电离层F层峰产生垂直漂移.不同情况的模拟表明:不同强度的暴时电场会对电离层F层产生不同的影响,并且纬度越低F层受暴时电场的影响越大,这与磁暴期间观测到的电波实验现象一致.     

亚澳季风区的水汽输送特征

用1950-2004年NCAR/NCEP再分析资料计算得到逐日垂直积分水汽输送通量矢量Q,然后进行月平均处理,分析了亚澳季风区的水汽输送特征。结果表明,北半球冬季,亚洲季风区低纬地区为东北风水汽输送,它经过赤道偏转为西北风水汽输送,将水汽输送到澳大利亚季风区和低纬南印度洋。北半球夏季,澳大利亚季风区和低纬南印度洋为东南风水汽输送,它经过赤道偏转为西南风水汽输送,将水汽输送到亚洲季风区。夏季的水汽输送要比冬季强盛得多。无论是冬季还是夏季,赤道上存在两个显著的水汽经向输送大值区,分别在35°-65°E和100°-135°E。冬季100°-135°E的平均值稍强;夏季35°-65°E的平均值远大于100°-135°E的水汽输送值,这说明夏季索马里越赤道气流在亚、澳季风区之间的水汽交换中占主要地位。两支越赤道水汽输送是相互独立的。每支越赤道水汽输送本身在冬、夏季存在显著负相关,当冬季从亚洲季风区向澳大利亚季风区和低纬南印度洋的水汽输送偏强时,接下来的夏季,从澳大利亚季风区和低纬南印度洋向亚洲季风区的水汽输送也偏强;反之亦然。     

磁暴对低纬电离层和低纬哨声的影响

总结在低纬（包括赤道异常区）地区多年观测到的磁暴期间哨声的出现特征和其他有别于磁静日的特征，联系低纬液间Ｆ层在磁暴期间出电离层垂直漂移运动特征，用数值模拟计算在磁暴期间出增强的东西向电场时的低纬Ｆ层液间动力学特征，同时用全解计算夜间动力学特征，同时全波解计算液间怕波束在电离层底部的透射与反身特性。较好地解释了磁暴期间出的多跳扩展哨声现象。     

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。     

基于Argo资料的热带印度洋上层声场分析

为了解热带印度洋的水声场,利用2004-2013年10a的地转海洋学实时观测阵(Argo)资料,根据声速计算经验公式,对水声的水平分布、铅直断面分布、声跃层的分布、季节变化和铅直结构进行了较为全面的分析,并对强跃层区进行逐月研究。结果表明,50m深度层声速场呈北高南低的纬向带状分布形式,而200m深度层声速场由北向南呈现高—低—高—低分布;在85°E断面上,声速等值线在赤道以南存在较大的槽、脊,而在赤道以北较为平直;声跃层的深度冬季总体分布为南浅北深,夏季在10°N西印度洋和10°S东印度洋各有一部分明显的较深区域;跃层厚度普遍冬季大于夏季,东部大于西部,跃层强度的分布在冬季存在1个高值区,在夏季存在2个高值区;跃层的断面分布上,其结构、强度和位置都随季节有明显变化。     

海南地区电离层扩展F现象与Dst变化关系研究

利用2002年2月—2007年12月海南地区DPS-4型测高仪探测数据,统计分析研究了海南地区磁暴期间电离层扩展F现象与Dst指数下降值的关系。主要结果为：在海南地区磁暴期间,如果Dst指数下降最快值出现在白天,午夜前扩展F现象的发生会被强烈地抑制;如果Dst指数下降最快值出现在晚间,夜晚扩展F现象的发生会被激发。这是对海南站电离层观测数据分析,得到的一个新结果。本文还对磁暴期间电离层扩展F现象的发生与电离层扰动发电机电场、磁层渗透电场的关系进行了讨论。     

长江口及邻近海域夏季温盐分布特征数值分析

基于EFDC模式建立长江口及邻近海域三维温盐模型,计算中加入径流、风、潮流和太阳辐射,与2005年7月观测资料进行对比验证表明：该文建立的长江口及邻近海域温盐模型可以较好地模拟该海域夏季温盐分布特征变化.由计算结果分析得到,长江口外夏季等温线呈南北走向,近岸高、口外低,长江口夏季水温分布沿着淡水舌方向由口门外逐渐减小;夏季长江冲淡水特征显著,表层低盐水可越过123° E,在长江口外形成向东淡水舌;长江口外冲淡水作用强烈区域的温盐跃层强度最大,其温跃层强度可达0.3 ℃/m,盐跃层强度可达2/m;长江口外温盐跃层位置重合或接近.     

平流层风场的火箭观测及其与模式风场的比较

美国西北研究机构(NWRA:NorthWest Research Associates)发布了1963-1992年期间在Kwajalein岛礁(8°N,167°E)上共计1862次火箭探测的平流层风场和温度剖面.本文选取测量较为连续的1969-1972年期间共计345个风场剖面来研究平流层月平均风场及其两年变化、年变化和半年变化的特征.同时与目前应用较为广泛的风场模式HWM07(Horizontal Wind Model:2007)和CIRA86(COSPAR International Reference Atmosphere:1986)进行了比较.火箭测量的4年逐月平均纬向风在夏季为西向风,并在8月41km处达到最大值45ms-1;在冬季变为东向风,并在3月57km处达到最大值47ms-1.全年的经向风在60km以下基本上是北向风且风速低于10ms-1.纬向风在20~35km之间以两年变化为主,振幅在10~17ms-1之间;在45~55km之间以半年变化为主,振幅是16~25 ms-1之间;在5km以上以年变化为主,振幅在16~25 ms-1之间.测量风场与HMW07相比,HWM07的西向风在7月46km处达到最大值38ms-1,东向风在2月60km处达到最大值37ms-1,均小于测量风场的峰值.测量风场与CIRA86相比,CIRA86的西向风在7月49km处达到最大值36ms-1,东向风在3月60km处达到最大值43ms-1,仍小于测量风场的峰值.测量风速稍大于模式风速的可能原因之一是测量风场包含了背景风场和各种波动成分,而模式风场是气候学平均的结果;此外,HWM07和CIRA86虽然包含了不少探空火箭数据,但并没有包含在Kwajalein岛礁的测量资料.     

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.     

中低纬电离层F2区峰值参量周年和半年变化及电场影响模拟研究

利用二维电离层理论模式,在地磁平静和太阳活动低年的情况下,模拟中低纬电离层峰值电子浓度NmF2和峰值高度hmF2的周年和半年变化规律.在考虑与不考虑理论模式输入电场的周年和半年变化两种情况下,对比分析研究了电场对电离层NmF2和hmF2周年和半年变化的影响.结果表明,当输入电场没有周年和半年变化分量时,模拟NmF2表现出一定的半年变化特征,而hmF2周年变化分量较强;当输入电场包含了周年和半年变化特征时,模拟NmF2和hmF2周年和半年变化特征明显改变,且这种改变随地方时和地磁纬度不同有较大的差别;电场对NmF2半年变化的影响无论是在强度还是范围上都明显大干对hmF2的影响,电场对NmF2的影响在赤道和驼峰区都比较明显,但对hmF2的影响主要集中在地磁赤道区.通过对比模拟NmF2和hmF2发现,中低纬电离层hmF2与NmF2半年变化具有一定的相关性,初步分析认为电离层电场及其关的"赤道喷泉"效应可能是这种相关性的重要纽带;电离层电场对hmF2半年变化的影响仅局限在地磁赤道地区,而对NmF2影响可达驼峰地区,因此hmF2与NmF2半年变化的相关性也仅在地磁赤道较为明显.     

兰州市东部地区冬季低空风场和温度场分析

根据１９９６ 年１２ 月２０ 日至３０ 日在兰州市东部峡口附近地区进行的大气边界层探测试验得到的资料,分析了该地区的低空风、温场垂直分布特征及随时间的演变特征．分析表明：兰州市东部地区从地面到１５０ ｍ 高度的低层风场在受向市中心辐合的热岛环流和不同尺度地形的山谷风影响下,盛行偏东南风,２００ ｍ 高度以上的层结受高空西风的影响盛行偏西北风．白天（０７ 时至１９ 时） 的平均风速比夜晚（１９ 时至０７ 时） 小,而且风速的最小值出现在白天的１５０ ｍ 高度以下．逆温持续时间长、强度大、厚度大,混合层顶在中午１３ 时左右达到最大高度,约３００ ｍ ．另外,通过比较发现：下垫面条件、夜间人工热源、天气系统以及大气的稳定度状况等均对混合层的发展有一定影响．     

一个改进的海气耦合模式及其数值模拟

基于“线性统计修正”同步耦合方案,把中国科学院大气物理研究所两层大气环流模式同具有较高分辨率的热带太平洋环流模式耦合起来,长期数值积分表明,模式不但能够模拟出真实合理的平均气候状态及其季节变化,还能模拟出与观测接近的年际气候变率,这种年际变率在热带太平洋表现为海温在次表层达到其是大值并一在赤道上的沿斜晶层自西向东传播而在赤道两侧则自东向西传播,从而构成了主周期为４ａ左右的循环过程。     

亚热带湿润区农业用地热环境效应及其生物物理因子分析

为分析亚热带湿润区农业用地对区域气候的影响,以江西省为例,基于2003—2019年的MODIS地表温度数据,将天然林地作为参照,分析了亚热带湿润地区农业用地热环境效应的时空变化特征及其与主要生物物理因子的关系。结果表明：(1)与天然林地相比,农业用地在白天具有明显的增温效应,年均增温幅度达1.9℃;夜间降温效应明显。(2)农业用地热环境效应随季节变化明显,特别是在夜晚,主要表现为农业用地在夏季的夜晚具有微弱的增温效应。(3)2003—2019年,农业用地白天增温和夜晚降温效应均呈增加态势。(4)农业用地热环境效应在白天主要受蒸散的控制,在夜晚主要受蒸散和反照率的共同控制。     

京津地区夏季大气局地环流背景研究

用非静力平衡的中尺度模式ARPS 5.0IHOP5,模拟京津地区夏季边界层大气的背景 流场,同时用风场诊断模式和实际观测资料获取该地区2004年夏季1个月（8月）的逐时低 层大气流场,作为模拟结果的比对。通过对模拟流场的分析,得出以下结论：京津地区夏季 受昼夜循环的山谷风、海陆风影响明显,山谷风的最大影响范围可以覆盖区域内的平原地区 ,海陆风的影响可以伸展入陆地100km左右。在这两个环流的影响下,区域内主导风 向出现更替,下午至上半夜主导风向为偏南风,下半夜至上午为偏北风。凌晨风向更替过程中可以 在山前出现一条汇聚带。     

中国沿海地区夏季风速时空变化特征和气候模式结果评估与预估分析

利用中国一般、基本和基准气象站近50年的观测风速资料,分析了近50年中国沿海地区夏季风速时空变化特征,检验评估了20个全球气候模式和3个区域气候模式模拟中国沿海地区夏季风速分布和变化特征的能力,预估了21世纪初期中国沿海地区夏季风速变化特征.研究发现,(1)近50年中国沿海地区观测夏季平均风速和极大风速均呈明显减小趋势变化,这种变化特征与近50年中国登陆台风频数变化有关.(2)全球气候模式和区域气候模式都能较好地模拟中国沿海地区夏季平均风速的分布状况,区域气候模式模拟能力略强于全球气候模式.(3)全球和区域气候模式都不能模拟出观测到的近50年来中国沿海地区夏季平均风速呈明显的减小趋势,部分模式能模拟出近50年来中国沿海地区夏季平均风速略呈减小趋势变化.(4)全球和区域气候模式一致预估在B1和A1B情景下,21世纪初期中国沿海地区夏季平均风速比20世纪小;全球气候模式预估A2情景下,21世纪初期中国沿海地区夏季平均风速比20世纪大.