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《中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所)》 2007年
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中间层—低热层大气中的行星波研究

姜国英  
【摘要】: 在约80-120 km的中间层-低热层(Mesosphere and Lower Thermosphere,简称MLT)高度上的大气中存在着各种波动,它们可以从大气风场、温度场、密度、压力、离化和气辉等观测资料的起伏反映出来。大气行星波就是其中的一种。大气行星波对中间层-低热层大气动力学过程有重要的贡献,更深入地认知行星波的起源、发展和耗散的规律性及其空间时间分布特性,对于我们了解各层大气的耦合方式,有效地解释高层大气和电离层中的各种现象有很重要的意义。本文基于武汉(30.5oN, 114.3oE)流星雷达、Adelaide(35oS, 138oE)MF雷达和Yamagawa(31.2oN, 130.6oE)MF雷达所测得的风数据,分析了中纬度中间层-低热层中的向西传播的准周期行星波“16日波”和“6.5日波”的空间结构和季节特性,并进一步讨论了这些波动可能的源。并结合武汉DGS256测高仪测得的foEs数据,讨论了中间层-低热层大气中的夏季2日波对中纬电离层Es夏季异常的可能影响机制。主要的分析结果和讨论如下: 1.武汉和Adelaide中间层-低热层大气中的16日波总得来说,两地的16日波幅度的纬向分量大于经向分量。较强的16日波动一般都出现在春秋季和冬季,但偶尔也会出现夏季波动。相位分析表明,夏季半球的16日波动可能来自冬季半球波动的跨赤道传播。在弱的背景西风环境中,16日波更容易上传到MLT区域。但是16日波在武汉和Adelaide的中间层-低热层中也有不同表现,武汉16日波动一般在较高高度范围内很活跃;而Adelaide一般都在较低高度上有很大的振幅。 2.武汉、Adelaide和Yamagawa中间层-低热层大气中的6.5日波三个台站中间层-低热层中的6.5日行星波有明显的季节和高度分布特征:在春秋分左右有振幅很大的波动出现,偶尔冬季6.5日波也会发生。在武汉和Adelaide近四年的6.5日波事件中,没有找到类似赤道MLT中6.5日波的准两年变化信息。与前面提到的16日行星波的情况类似,较强的6.5日波在北半球中纬度的武汉和Yamagawa上空出现在较高高度,而在南半球中纬度的Adelaide出现在较低高度处。 较强的6.5日波不仅出现在背景东向风中,还出现在背景西向风中,这与赤道地区波动只在西向风中很强不一致。另外,值得注意的是大部分6.5日波事件的出现接近其背景风发生反向的时期和高度。这暗示着,背景大气风反向导致的不稳定与6.5日波的产生可能有关系。 在2003年4-5月份出现的全球尺度的6.5日波事件中,波动沿纬圈向西传播,并且波相位随高度的变化很小。武汉和Yamagawa此时为春季,其波动的主要周期为6-7天;Adelaide此时为秋季,其波动的主要周期为5-7天。6.5日波的主要周期在春分比在秋分更集中一些。一般情况下,MLT中的6.5日波由突发到衰退持续3-4个星期。 3.低层大气中的2日行星波在Es形成中可能的影响 在2002-2004年的夏季,武汉foEs中除了27日太阳周期外,还存在多种行星波周期,其中以2日振荡最强。并且三年中以2003年的2日振荡幅度最强。分析武汉流星雷达测得的2002-2005年夏季风场数据发现,MLT风场中的2日波在2002年最强,而不是2003年。 进一步考察了2002-2004年夏季2日振荡通过非线性相互作用对周日潮汐振幅的调制,发现2003年的调制作用最强,2002年最弱;并通过分析得到,两者非线性作用强的年份,MLT中的2日波与foEs中的2日振荡有较好的时间对应关系。这个现象支持了2日行星波通过调制向上传播的潮汐波,进而影响到Es的机制的理论。但这个机制可能只是foEs中存在行星波周期振荡的原因之一。
【学位授予单位】:中国科学院研究生院(武汉物理与数学研究所)
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2007
【分类号】:P351

【引证文献】
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【参考文献】
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【共引文献】
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