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中高层大气波动及金属层形成机制取得新进展

(2014-05-22)
 

    基于自主的激光雷达探测数据重点研究了在80-110km高度的钠层中存在的突发金属层现象,被称为突发钠层(SSL)。目前,对于SSL的形成机制,目前国际上还存在很多争论。近地空间环境重点实验室通过使用多种手段的探测数据统计研究了SSL,Es,以及流星注入之间的关系,并提出存在一个“流星-Es-SSL”的因果链,即,如果假定流星注入是源的话,通过风场剪切导致流星中电离的金属离子汇聚形成Es层,通过大气波动的下行相位传播,将进一步引发SSL。

   为进一步探讨突发钠层的可能成因,近地空间环境重点实验室自主设计了观测实验。该实验选址于丽江高美古天文观测站(高海拔、高大气洁净度),通过成光所1.8m口径天文望远镜搭载我们的激光收发系统形成一台高性能钠激光雷达(是目前具有最高时空分辨和信噪比钠激光雷达之一)。该激光雷达配合附近电离层探测设备,构成了一个具有高时空分辨率、多探测手段的综合观测实验区。在2012年春季的联合观测中,近地空间环境重点实验室首次报道了我国低纬度地区的热层突发钠层事件,并通过定量计算表明:热层突发钠层和中间层突发钠层都和电离层Es有很好的关联性,两者应该具有相同的产生机制。目前国际上逐渐开始重视热层金属层(如热层钠层),但由于观测较少,对热层突发钠层成因尚不清楚。该工作首次通过实验观测给出了热层突发钠层可能成因,认证了热层突发钠层在形成机理上与中间层突发钠层的一致性。

 

   

图1: 激光雷达观测到的热层突发钠层事件

 

    该系列研究成果已经被获得包括金属层探测激光雷达著名专家She C. Y.教授在内的美国、巴西、和中国等的主要激光雷达同行引用12余次,其中关于“流星-Es-SSL”因果链的文章引用并进入2011年3-4月的美国地质物理协会期刊J. Geophys. Res.-Space Physics的“热门文章”排行。2014年,在美国NSF支持下的“Coupling, Energetics and Dynamics of Atmospheric Regions (CEDAR)” 的年会上,美国科罗拉多大学博尔德分校的激光雷达专家Chu Xinzhao教授等人主持专题 Session“Neutral-Plasma Coupling and Dynamics with Lidar Technology Transformation”上,我实验室的交换学生高齐博士受邀就我们突发钠层以及金属层钠层方面的工作的进行了口头报告(该专题方向共设9个口头报,链接:http://cedarweb.hao.ucar.edu/wiki/index.php/2014_Workshop:lidar_workshop)。

 图2:部分国际同行的对我们工作的引用和评述,及JGR热门文章

 

 

(中科院近地空间环境重点实验室)

 


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