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1.
《地球物理学进展》2017,(4)
本文利用中国廊坊站(39.4°N,116.7°E)流星雷达在2012年4月1日至2013年3月31日期间的水平风场观测数据,分析了廊坊上空中间层和低热层(MLT,80~100 km)大气纬向风、经向风潮汐的季节变化特征.研究表明:廊坊MLT区域周日潮汐和半日潮汐波动比较显著,有明显的季节变化特征.周日潮汐振幅在88 km以下为半年变化,极大值位于2-3月和10月,极小值位于冬、夏季;在88 km以上为周年变化,振幅冬末春初最强,夏季最弱.周日潮汐相位在秋、冬季比春、夏季提前.半日潮汐主要呈现半年变化,在5月和9月最强,冬、夏季最弱.半日潮汐相位在春、夏季比秋、冬季提前.此外,廊坊风场潮汐的观测结果与WACCM4模式模拟结果进行比较,结果表明两者的主要特征相似,在细节上有显著区别.与40°N附近其他站点风场潮汐观测结果的比较结果表明中纬度MLT风场潮汐有显著的随经度变化特性. 相似文献
2.
北京MST雷达是子午工程建设的国内仅有的两部MST雷达之一,为研究其在中间层-低热层MLT区域的探测能力以及数据可靠性,本文应用北京MST雷达2012、2013两年高模式数据,从数据获取率、与廊坊流星雷达测风对比以及风场时空分布特征三个方面进行初步分析.结果是:(1)数据获取率日变化特征为:白天65~100km均可获取数据,数据获取率的高值区主要集中在70~80km,最大值可达80%;夜间主要集中在80~100km,数据获取率在30%及以下.表明该MST雷达白天可以探测到电离层D层和E层低层,夜间D层消失,只探测到E层低层.季节变化特征为:夏季白天可获取数据的时间和高度区间都比较大,春季次之,冬季最小.夏季白天以及日落后1h内可探测到120km.(2)对北京MST雷达与廊坊流星雷达2012年5月份、80~100km高度区间测量的水平风进行对比分析,二者测风结果在时空分布上有很好的一致性,表明MST雷达探测数据是可靠的.(3)2012年和2013年相应月份平均的纬向风、经向风时空分布特征有较高的一致性,并与HWM07模式结果也基本一致.上述初步分析结果表明,北京MST雷达对中间层-低热层60~120km高度区域已具备较强的探测能力,所得结果将可用于MLT过程揭示与驱动因子研究,并可与该高度上其他探测手段作综合研究. 相似文献
3.
本文利用1991年11月至1997年8月期间美国WINDII/UARS获得的风场测量数据对东亚上空纬向风进行考察. 研究结果给出了位于120°E 子午圈中90～120 km之间平均纬向风的典型结构及其季节特征,与在武汉开展流星雷达探测结果进行比较的结果说明卫星测量分析结果在对季节特征的描述方面与地基测量有相当好的一致性;较好的一致性还表现在与过去从HRDI/UARS数据中得到的月平均纬向风. 这些说明卫星探测结果有相当好的代表性. 与国际标准大气CIRA-86月平均纬向风开展比较的结果显示,从100 km高度开始这两种卫星数据分析结果都与CIRA-86结果表现出严重偏离,例如在赤道和低纬度地区某些高度,CIRA-86纬向风在全年的大部分时段中表现出与卫星数据分析结果风向不一致. 分析结果还显示WINDII纬向风和HRDI纬向风分析结果之间表现出一个幅度约20 m·s-1的系统偏差,考虑到本文分析过程中采用了通过归并36天测量数据来消除周日变化影响的方案,同时参考其他研究工作中对MLT纬向风周日潮幅度的描述,两种卫星数据分析结果之间的系统偏差可能部分来自大气潮汐的影响. 相似文献
4.
采用二维可压缩大气中重力波非线性传播的数值模式, 研究了重力波与潮汐之间的非线性相互作用. 结果表明, 重力波在潮汐背景中传播时, 先后在z = 75~85, z = 90~110和z = 15~130 km 3个高度上发生不稳定. 垂直波长首先由12 km变成27 km左右, 新生成的长波逐渐被压缩并再次生成20 km左右的长波. 长波和短波出现的高度分别对应于反向和同向背景风场区域的高度. 在重力波主要的破碎区域(90~110 km)以上, 仍有部分重力波继续上传. 重力波在上传过程中除了对背景风场加速之外, 还增大了潮汐的振幅, 特别是在重力波发生不稳定之后, 对潮汐振幅的放大作用更加明显. 相似文献
5.
基于无线电探空仪和掩星的对流层顶观测虽然可以揭示对流层顶高度和温度的一些特性,但是在某一个地点的时间分辨率较低,资料的时间分辨率几乎都是以天计,同时所获得的对流层顶信息也不能直接反映对流层顶的产生、发展和消亡过程.借助于MST雷达具有高时间分辨率和连续性这一显著优势,实时、连续地获得对流层顶雷达回波,通过构建普适性雷达对流层顶判读模型,可以更好地研究对流层顶高度和结构形态的时空演化过程.探空仪对比实验表明:雷达方法观测对流层顶高度与气象学方法观测对流层顶高度相差约2 km,这应该和二者的探测机制相关.统计分析2012年全年雷达对流层顶回波差异值可以发现,雷达对流层顶高度的年平均值为13.3 km,标准差为0.65 km;对流层顶回波差异平均值约为11.7 d B,标准差为4.3 d B,雷达对流层顶回波差异值直接反映了雷达对流层顶结构的稀疏状态.同时本文利用Lomb-Scargle谱分析方法检测了对流层顶结构形态的扰动周期,结果表明大气潮汐波和行星波分量会影响对流层顶的结构形态. 相似文献
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利用武汉地区2006年1月11～15日的Radiosonde加密观测数据,本文讨论了当地对流层与低平流层（25 km以内）温度、纬向风与经向风周日潮汐变化的振幅与相位（振幅最大值对应的时间）的变化,同时与其他地区统计平均的结果进行了比较. 发现风场振幅的变化与统计平均的结果存在较大差异,这归结于当地冬季对流层内强烈变化而低平流层内相对稳定的风场;温度在23 km以上存在稳定的周日变化,气压在更大的范围内存在与温度类似的周日变化,这使得在23 km以上大气密度的周日变化十分微弱,在各个高度上近似为一个常数. 相似文献
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本文利用2009年1月-2011年12月共3年的COSMIC大气掩星观测数据与SABER/TIMED探测数据开展15~60 km大气温度数据的比较分析研究,计算COSMIC与SABER/TIMED探测温度的绝对偏差(TSABER-TCOSMIC),并统计其平均温度偏差和标准偏差,分析温度偏差随高度、纬度和季节的分布特征,为COSMIC大气掩星与SABER/TIMED探测数据的应用提供更多的参考依据.结果表明:COSMIC与SABER/TIMED数据所反映的温度随高度的变化特征是一致的,数据的大体趋势吻合较好.全球范围的平均温度偏差在38 km左右接近于0 K,在38 km以上,平均温度偏差表现为负的系统性偏差,且随着高度逐渐增大,在38 km以下,平均温度偏差表现为正的系统性偏差,在23 km左右存在极大值,约为2.7 K.COSMIC与SABER/TIMED温度偏差的分布存在着随纬度和季节的变化特征,35 km以下,平均温度偏差在高纬地区和冬季较小,低纬地区和夏季较大,35 km以上,平均温度偏差在高纬地区和冬季较大,低纬地区和夏季较小.温度偏差的标准偏差在低纬地区和夏季较小,高纬地区和冬季较大.纬圈平均的温度偏差在南北半球的分布基本呈对称结构. 相似文献
8.
基于三亚(109.6°E,18.4°N)VHF电离层相干散射雷达观测,分析了我国低纬电离层E区场向不规则结构连续性回波的发生特征.研究结果表明:白天,E区连续性回波的多普勒速度范围为-50至25m/s,多普勒宽度主要分布在20至70m/s;连续性回波的高度大约以1km/h的速度缓慢下降,与偶发E层(Es)底部所在高度(hbEs)有很好的相关性,表明在背景电场影响下,Es经梯度漂移不稳定性产生场向不规则结构,引起E区连续性回波.夜间,E区连续性回波的多普勒速度范围为-50至50m/s,多普勒宽度为20至110m/s,回波在时间-高度-强度图上常呈现多层结构,可能与潮汐引起的多个离子层相关;而E区连续性回波的短暂中断,以及120km以上高E区连续性回波的发生,则可能归因于赤道扩展F极化电场的影响.此外,对E区连续性回波多普勒速度与全天空流星雷达风场观测的比较发现,在100km以下,多普勒速度与子午风场有很好的相关性. 相似文献
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中低纬电离层E区不规则体准周期雷达回波现象,在地球不同经度区被观测到并开展了有关研究.本文利用三亚(109.6°E,18.4°N)VHF相干散射雷达2011年2月6日的观测,第一次给出了中国低纬电离层E区准周期回波的发生和变化特征.观测结果表明:准周期回波发生在地方时夜间2100—2200LT的110km高度上,与连续性回波可同时发生;准周期回波斜纹在雷达探测的高度-时间-强度(HTI)图上可延伸5～20km,持续时间为5～15min,回波斜纹高度随时间以20～30m/s下降,斜纹在HTI图上彼此间隔10km和10min左右.此外,雷达回波多普勒谱和雷达干涉分析显示不同高度准周期回波的多普勒速度随高度-时间表现出不同的变化趋势,与回波条纹斜率无明显联系,不同高度准周期回波对应的不规则体在东西方向也表现出截然不同的运动特征.分析结果表明,三亚电离层E区准周期回波的发生可能并不是由散块Es随着中性风周期性的经过雷达探测区域所致,而可能和Es中的扰动结构相关. 相似文献
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利用位于海南富克(19.5°N,109.1°E)和广西桂平(23.4°N,110.1°E)两个台站两年多的OH全天空气辉成像仪观测数据,对中国低纬地区的重力波传播统计特征进行了研究.从富克和桂平的气辉成像观测中, 分别提取了65和86个重力波事件.研究结果表明,观测水平波长,观测周期和水平相速度分别集中分布在10~35 km, 4~14 min和20~90 m·s-1范围.重力波传播方向,在夏季表现出很强的东北方向传播.然而,在冬季主要沿东南和西南方向传播. 同时,结合流星雷达风场观测和TIMED/SABER卫星的温度数据,也发现在中层-低热层中传播的大多数重力波表现为耗散传播.且低层-中层大气中背景风场的滤波作用和多普勒频移可能对纬向方向传播的重力波产生的各向异性起到重要的调制作用.然而,经向方向传播的重力波产生的各向异性可能同时被低层大气中波源的非均匀分布以及潮汐变化所影响. 相似文献
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南极地区重力波活动有大量报道，相对而言，北极地区重力波的研究还很少.本文利用极区Ny-Alesund站点（78.9°N，11.9°E）无线电探空仪从2012年4月1日到2017年3月31日共5年的观测数据，统计分析了北极地区低平流层惯性重力波的特征.观测显示，月平均纬向风在20 km以下盛行东向风，再随着高度增加，逐渐呈现出半年振荡现象.对流层顶高度在5~13 km范围内变化，其月平均高度显示出年循环，最高出现在夏季，约为10 km，最低出现在冬季，约为8.5 km.对流层和低平流层月平均温度都显示出明显的年周期变化，这与中低纬度观测结果有所不同.结合Lomb-Scargle谱分析和矢端曲线方法，估算了准单色惯性重力波参数.个例研究表明，低平流层惯性重力波呈现出远离源区的自由传播性质.统计结果显示，惯性重力波的水平和垂直波长分别集中在50~450 km和1~4 km范围内，本征频率集中在1~2.5倍惯性频率间，这些值都比中低纬度观测值稍小.垂直方向本征相速度主要集中在-0.3~0 m·s-1，而纬向和经向本征相速度集中在-40~40 m·s-1之间.在5年的观测中，大约91.5%的惯性重力波向上传播.在冬季和早春，由于极地平流层极涡活动，激发出向下传播的惯性重力波，因此，向下传播的比例上升到相应月份的20%左右.由于低层大气盛行的东向风的滤波效应，低平流层大部分惯性重力波向西传播.波能量呈现出明显的年周期变化，最大值在冬季、最小值在夏季，与北半球中低纬度观测结果一致，表明北半球重力波活动普遍冬季强、夏季弱. 相似文献
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本文基于1987—2017年南极点的无线电探空数据，研究了地面至30 km海拔高度的气温、风向和风速的垂直分布及变化趋势.多年平均的逐月数据表明，气温在各高度上均具有显著的季节变化，南半球夏季（冬季）对流层低层温度最高达-25℃（最低达-60℃），分别出现于1月（7月）地面以上约500 m（近地面）.近30年来，年平均地面气温呈0.3℃/10a的增加趋势，增温趋势总体上随高度增加而减缓，至对流层上层的气温变化趋势为负，约为-0.25℃/10a.对于对流层整层平均气温，秋季上升趋势在四季中最为明显，达0.55℃/10a，而年平均气温的趋势约为0.3℃/10a.近地面全年盛行东北风，风速大多在2~10 m·s-1范围内；对流层的低层（高层）为西北风（西南风），在海拔6~9 km处，对流层急流可达25 m·s-1；而平流层低层（高层）为南风（东南风），最大风速可超过30 m·s-1.风速和温度梯度变化特征在地面至10 km（10~30 km）高度段表现为负相关（正相关）.近30年近地面呈现北风增加东风减少的趋势，而高空南风减少，东风和北风增多.对流层整层平均风速显示，各季节平均风速均呈增加趋势，并且与温度类似，秋季的增加趋势最显著，达0.59 m·s-1/10a，而春季趋势最为平缓，仅0.05 m·s-1/10a.对流层整层年平均风速的线性趋势为0.24 m·s-1/10a，地面年平均风速呈0.05 m·s-1/10a的增加趋势. 相似文献
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利用东港（40°N，124°E）台站于2013年9月15—16日的OH气辉成像观测数据报告了两个重力波事件（1和2）.同时，结合北京十三陵（40.3°N，116.2°E）台站的多普勒流星雷达风场数据和位于39.4°N，130.6°E位置处的SABER/TIMED卫星的温度参数分析发现，观测的两个重力波事件于2013年9月15—16日02∶00—03∶00 LT时间段，和70~110 km高度是自由传播的.利用反射线追踪方法分析表明，重力波事件1和事件2分别产生于（39.3°N，117.2°E）和（47.1°N，121.3°E）.且事件1的波源位置与对流活动和大气向上向下运动过程中产生的不稳定性吻合较好.然而，通过ECMWF再分析资料和MTSAT卫星观测数据分析表明，事件2可能由对流活动或大气向上运动过程中可能产生的不稳定性导致.利用MERRA自地面到约70 km高度的风场数据分析表明，观测的重力波事件1和事件2的水平相速度分别是83.5 m·s-1（事件1）和80.1 m·s-1（事件2），均大于低层-中层大气风速-10~45 m·s-1.因此，观测的两个重力波事件是可能从低层大气传播到中层-低热层大气的. 相似文献
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由于GRACE Follow-On双星系统等效于基线长为星间距离的一维水平重力梯度仪,因此本文基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法开展了精确和快速反演下一代地球重力场的可行性论证研究. 研究结果表明：第一,基于GRACE Follow-On卫星重力梯度法（GFO-SGGM）,利用卫星轨道参数（轨道高度250 km、星间距离50 km、轨道倾角89°、轨道离心率0.001）、关键载荷测量精度（星间距离10-6 m、星间速度10-7 m·s-1、星间加速度10-10 m·s-2、轨道位置10-3 m、轨道速度10-6 m·s-1、非保守力10-11 m·s-2）、观测时间30天和采样间隔10 s反演了120阶地球重力场,在120阶处累计大地水准面精度为9.331×10-4 m. 第二,在120阶内,利用将来GRACE Follow-On双星反演地球重力场精度较现有GRACE双星平均提高61倍,因此GRACE Follow-On卫星重力梯度法是进一步提高地球重力场反演精度的优选方法. 第三,下一代GRACE Follow-On计划较当前GRACE计划的优点如下：轨道高度更低（200~300 km）、载荷精度更高（10-7 ~10-9 m·s-1）和星间距离更短（50~100 km）. 相似文献
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由于测量与计算的难度,对热层垂直中性风的观测还很不够,这影响了人们对热层及热层-电离层耦合的认识.本文基于全天空法布里-珀罗干涉仪(FPI)对热层风场的观测,提出了一种反演垂直中性风的方法.利用该方法,对北极黄河站全天空FPI观测数据进行了垂直中性风的反演计算,结果表明,高热层与低热层的垂直风平均幅值分别在40 m·s-1和15 m·s-1,且垂直风日变化表现出明显的时间演变特性,且与地磁ap指数的变化有一定的相关性,在地磁活动强烈时,低热层垂直风会出现高达100 m·s-1的扰动,高热层甚至会达到300 m·s-1的扰动,这些特征与其他学者的观测结果相一致.本文方法不需要假设垂直风均值为零,也不用限制FPI的观测方位,可用于垂直风的反演. 相似文献
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利用中科院国家空间科学中心廊坊观测站（40.0° N，116.3° E）钠荧光多普勒激光雷达观测数据对钠原子的重力波输送和湍流输送进行分析，利用流星雷达观测数据对钠原子的环流输送进行分析，结果显示重力波动力学输送、重力波化学输送、湍流混合输送及环流输送对钠原子输送贡献的量级相当.其中重力波动力学输送在85~100 km整体为负向，在90~95 km占主要地位的平均输送速度为-3.1 cm·s-1；重力波化学输送在85~94 km为正向，94~100 km基本为负向，在85~90 km占主要地位的平均输送速度为3.3 cm·s-1；湍流混合输送在85~95 km为负向，95~100 km为正向，在85~90 km占主要地位的平均输送速度为-4.9 cm·s-1；85~100 km环流输送整体为正向，平均输送速度为1 cm·s-1.88~95 km四种动力学输送产生的平均合速度为-1 cm·s-1，负向的垂直输送特征对钠原子"源""汇"平衡十分重要.本文结果可为不同大气圈层之间重力波产生的能量物质交换机制研究和圈层之间的耦合过程研究提供观测事实参考，为大气化学成分的垂直输送机制建模提供参数化依据. 相似文献
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西沙地块作为在南海形成演化过程中形成的微陆块,记录了南海演化历史的重要信息,其地壳结构、物质组成及构造属性是探讨南海形成演化的关键.基于采集到的OBS2013-3测线海底地震仪数据,用射线追踪和正演走时拟合方法,获得了西沙地块的二维纵波速度模型.模型显示沉积层速度为2.2~3.2km·s-1,厚度为0.8~3.0km,局部基底面起伏较大,上地壳顶部速度为5.0~5.5km·s-1,下地壳底部速度为6.9km·s-1,上地幔顶部速度为8.0km·s-1.西沙地块的地壳厚度平均为23km,上地壳厚度约为9km,下地壳厚度约为14km,莫霍面埋深为23~27km.从穿过西沙地块的纵、横两条大剖面推算,块体大小约为9.2×105 km3,与华南陆缘相比,表现为整体减薄的陆壳特征.西沙地块与南沙地块垂直于西南次海盆扩张脊分布,根据二者地壳结构的特征对比,二者互为共轭关系. 相似文献
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MERINO是沿120°E/60°W子午圈的全球联网观测项目,热层中性风是其中一个十分重要的观测参数.本文介绍了武汉大学扫描式F-P干涉仪(SFPI)及其在MERINO第一轮观测中的结果,并与同站点的流星雷达在98 km高度上的测风数据进行了验证,分析表明两台设备的吻合性很好,SFPI风速测量的误差分别为8 m·s-1(557.7 nm)和7.8 m·s-1 (630.0 nm).本文对地基扫描式FPI的误差做了详细分析,结果表明在FPI仪器设计之初,就需要考虑标准具通光孔径D和成像物镜焦距f的合理组合,在目前CCD和标准具规格的限制下,增加f会提高测风精度,但会牺牲通光量,可通过设置CCD为Binning读出模式来提高灵敏度.在FPI进行风场观测时,要对设备工作的环境温度进行控制,特别是控制标准具的温度漂移.FPI的测风精度可以理论推导,但实际测风误差还与反演算法、元器件的加工和安装精度有关,国际通用的误差评价方法是用统计偏差来表示. 相似文献