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电离层水平电场与风场的耦合模拟研究

解海永  
【摘要】:位于高层大气和磁层之间的“电离层”,是指距离地面60km-1000km的区域,其间存在大量的带电粒子,对无线通信有着至关重要的作用,被称作空间天气的“显示屏”。自从人类发现电离层以来,就从未停止过电离层的探测和研究。如今电离层测高仪、Fabry-Perot Interferometer(FPI)、非相干散射雷达(ISR)、卫星、火箭等已经成为对电离层直接探测的强有力的手段,然而由于空间和时间的局限性,对电离层的观测资料仍然比较缺乏。基于电离层理论的计算机数值模拟,可以在更广泛、更一般的情况下研究电离层,尤其是对电离层动力学过程的研究,是不可或缺的重要手段。 电离层电场模式和风场模式的研究日渐成熟。众所周知,电离层电场和风场是强烈的耦合在一起的,但是在模式研究时,大多数情况下,风场和电场都是作为独立的输入量,分别影响电离层的形态和结构,这很有可能因重复考虑而夸大了各自的影响。本文在现有的电离层电场和风场理论模式的基础上,将发电机层水平电场与电离层风场进行耦合,研究E区风场通过发电机效应对F区风场的影响;E区水平电场对不同地方时中性风场的影响;定量研究发电机电场和中性风场在有无相互反馈的情况下,各自形态结构的变化和差异。本研究将增进我们对一些独立的电场模式和风场模式结果的理解和认识,促进我们对中性大气和电离层等离子体通过动量方程和发电机方程相互耦合机制的理解,加深我们对电离层风场、电场等动力学过程的认识。


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