
2025-09-15
近日,中國科學院國家空間科學中心王赤院士團隊在特大地磁暴期間的電離層變化及機理研究方面取得重要進展,相關成果發(fā)表在國際頂級期刊National Science Review。
????近日,中國科學院國家空間科學中心王赤院士團隊在特大地磁暴期間的電離層變化及機理研究方面取得重要進展,相關成果以“The extreme depletion of ionospheric electron density and its hemispheric asymmetry during the May 2024 Storm”為題,發(fā)表在國際頂級期刊National Science Review(《國家科學評論》,NSR)。????該研究首次基于剛剛建成的子午工程(CMP)二期監(jiān)測網(wǎng)多種電離層探測設備,觀測到在2024年5...
2024-09-20
巖石圈-海洋-大氣圈層-近地空間耦合是當前日地空間物理研究的前沿科學問題。發(fā)生于2022年1月15日劇烈的湯加火山爆發(fā),不僅激發(fā)了傳遍全球的大氣和電離層擾動,同時也引發(fā)了區(qū)域廣泛的海嘯,中國科學院國家空間科學中心太陽活動與空間天氣重點實驗室中高層大氣和電離層研究室的李欽增副研究員和徐寄遙研究員等人利用子午工程氣輝臺網(wǎng)的觀測,與新西蘭科學院地質核物理研究所以及美國國家大氣中心科學家合作,對此次火山爆發(fā)引發(fā)的海洋-大氣各圈層耦合進行了深入的觀測研究
巖石圈-海洋-大氣圈層-近地空間耦合是當前日地空間物理研究的前沿科學問題。發(fā)生于2022年1月15日劇烈的湯加火山爆發(fā),不僅激發(fā)了傳遍全球的大氣和電離層擾動,同時也引發(fā)了區(qū)域廣泛的海嘯,中國科學院國家空間科學中心太陽活動與空間天氣重點實驗室中高層大氣和電離層研究室的李欽增副研究員和徐寄遙研究員等人利用子午工程氣輝臺網(wǎng)的觀測,與新西蘭科學院地質核物理研究所以及美國國家大氣中心科學家合作,對此次火山爆發(fā)引發(fā)...
2024-05-20
2024年5月20日,國際超級雙極光雷達網(wǎng)(SuperDARN)2024年研討會在北京國際會議中心開幕。 會上,“十三五”國家重大科技基礎設施“空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測網(wǎng)”(子午工程二期)重大設備之一北方中緯高頻雷達網(wǎng)發(fā)布了首批科學探測結果,標志著我國在高頻相干散射雷達技術和科學研究方面取得新突破,并將高水平國際合作走實走深。
2024年5月20日,國際超級雙極光雷達網(wǎng)(SuperDARN)2024年研討會在北京國際會議中心開幕。 會上,“十三五”國家重大科技基礎設施“空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測網(wǎng)”(子午工程二期)重大設備之一北方中緯高頻雷達網(wǎng)發(fā)布了首批科學探測結果,標志著我國在高頻相干散射雷達技術和科學研究方面取得新突破,并將高水平國際合作走實走深。 探測結果包括:從2024年5月10日特大磁暴期間、龍井西高頻雷達第15波位上的探測結果可以看出,...
2024-05-10
子午工程團隊成員武漢大學和中國科學院國家空間科學中心研究團隊,利用子午工程MST雷達和海南VHF雷達的建設、升級改造和運行,在VHF頻段陣列雷達探測中高層大氣和電離層方向開展了許多探測技術類和物理機制類研究,通過發(fā)展新的探測技術來推進空間物理機制研究,又基于物理機制研究的需求改進升級觀測設備和探測技術。在2023年開展了一系列先進設備研制、技術實現(xiàn)和多種設備聯(lián)合觀測相關工作,理論研究和技術成果發(fā)表在多篇《JGR: Space Physics》上,該成果被評選為子午工程2023年度優(yōu)秀成果。
? 現(xiàn)代中高層大氣探測技術開始于20世紀初,隨著無線電技術的發(fā)展以及無線電探空儀的研制成功,使得人們從地面及以上幾百米的探測高度迅速上升到對流層和低平流層高度范圍。20世紀40年代,探空火箭技術的進步又進一步將大氣探測高度提高到100 km范圍,同時無線電波在不同尺度空氣團塊上產(chǎn)生反射和散射的理論日臻完善,一大批大氣遙感儀器,如風廓線雷達、中頻雷達、流星雷達、聲雷達、激光雷達等相繼應用到中高層大氣參數(shù)的探測...
2024-04-15
? ? 子午工程團隊成員中國極地研究中心研究團隊,利用南極中山站相干散射雷達、數(shù)字式電離層測高儀和通門式磁力計的聯(lián)合觀測數(shù)據(jù),在磁層-極區(qū)電離層耦合系對太陽風暴響應的瞬時觀測特征方面開展了研究工作。通過利用子午工程極區(qū)自主空間環(huán)境立體觀測系統(tǒng)進行日地能量耦合過程探測,研究結果揭示了能量粒子沉降影響電離層不均勻體動力學特征,獲取了極區(qū)高空大氣對太陽風暴的瞬時響應特征,給出了場向電流及電離層電場的驅動變化規(guī)律。相關工作發(fā)表在學術權威期刊《JGR:Space Physics》上。作者為劉建軍、Shibaji Chakraborty和陳相材,該成果被評選為子午工程2023年度優(yōu)秀成果。
? 極區(qū)是地球通向外層空間的天然窗口,近乎垂直匯聚在極區(qū)的磁力線與空間等離子體電性相通,漏斗狀的磁場幾何位形利于太陽風-磁層耦合及磁層頂動力學過程在極區(qū)投影聚焦。因此,極區(qū)電離層成為呈現(xiàn)日地空間環(huán)境變化的顯示屏。太陽活動事件經(jīng)由行星際空間傳播至地球,在極地上空以絢麗多彩的極光、電離層及地磁擾動等形式呈現(xiàn)。極地考察站成為理解空間物理過程及空間環(huán)境影響的重要觀測平臺。極區(qū)空間環(huán)境除受到太陽光照、季節(jié)...
2024-03-15
子午工程團隊成員中國科學技術大學薛向輝教授研究團隊,利用子午工程地基多臺站的電離層數(shù)字測高儀,結合衛(wèi)星天基觀測數(shù)據(jù)與太陽活動等信息,在電離層突發(fā)E層的人工智能建模與預報方面開展了相關工作。該研究闡述了外界因素與突發(fā)E 層的復雜關系,揭示了電離層E區(qū)域氣候學演化的主要過程與控制因素,對探索地球中高層大氣的結構和長期演化具有重要意義。相關工作已經(jīng)發(fā)表在學科權威期刊《Atmospheric Chemistry and Physics》上。第一作者為田鵬浩,通訊作者為于秉坤研究員和薛向輝教授。該成果被評選為子午工程2023年度優(yōu)秀成果。
太陽輻射會使地球大氣發(fā)生電離,電離層不規(guī)則體是電離產(chǎn)生的等離子體分布不均勻而出現(xiàn)的結構。在海拔80至130千米的高度,這部分區(qū)域的大氣在太陽輻射下發(fā)生部分電離并產(chǎn)生大量的電子,被稱為電離層E層。同時外太空流星體進入這片區(qū)域會產(chǎn)生由金屬成分(鈉、鐵等)組成的燒蝕物質。這些金屬成分在復雜的外界因素下匯聚形成稠密的E區(qū)不均勻體(突發(fā)E層),其產(chǎn)生和出現(xiàn)具有很強的不確定性,演化機制也尚未明確,但是卻極大的影...
2024-02-28
【子午工程山東大學團隊,利用子午工程多臺地基觀測設備及PPMLR-MHD數(shù)值模型,對極蓋區(qū)不均勻體結構的形成與演化過程進行了系列研究。研究發(fā)現(xiàn)了地球磁層近乎完全閉合事件(學界已知磁層開放磁通量最小的事件)、提出了喉區(qū)極光產(chǎn)生極蓋區(qū)等離子體云塊的機制、揭示了冷熱云塊轉變的物理機理。相關成果分別發(fā)表于學科權威期刊:《Communications Earth & Environment》,《Geophysical Research Letters》,《JGR: Space Physics》。第一作者分別為博士生王翔宇、張端,博士后馬羽璋,通訊作者均為張清和教授,該成果被評選為子午工程2023年度優(yōu)秀成果。】
“小樓一夜聽春雨,深巷明朝賣杏花”。風云變換、冷熱交替、日夜輪轉、四時更迭,低層大氣的天氣和氣候時至今日仍然深刻影響著人們的生產(chǎn)生活。而隨著人類的探索范圍逐漸走向更高遠的星辰大海,宇宙空間中的天氣變化對人類活動的影響已不可忽略。地球極地區(qū)域是開向太空的天然窗口,是空間天氣變化最直觀、最活躍的關鍵區(qū)域之一。在這里來自太陽風的高能帶電粒子能如落雨一般沉降至極區(qū)電離層激發(fā)絢爛極光;太陽風與地球磁層相...
2024-02-27
日冕物質拋射(CME)及其伴隨激波常常會給地球空間環(huán)境帶來劇烈的擾動,產(chǎn)生一系列地球物理效應,如磁暴、電離層暴、熱層暴、高能粒子暴等,危及空基和地基技術系統(tǒng)的安全,給社會經(jīng)濟造成巨大損失;因而準確預測CME/激波的到達時間是空間天氣研究和預報的一個重要方面。作為國家重大科技基礎設施“空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測網(wǎng)”(子午工程二期)的標志性設備,稻城圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡是目前全球規(guī)模最大的綜合孔徑射電望遠鏡,可以在米波波段對CME的爆發(fā)和近太陽傳播過程進行高精度射電頻譜和成像監(jiān)測。
日冕物質拋射(CME)及其伴隨激波常常會給地球空間環(huán)境帶來劇烈的擾動,產(chǎn)生一系列地球物理效應,如磁暴、電離層暴、熱層暴、高能粒子暴等,危及空基和地基技術系統(tǒng)的安全,給社會經(jīng)濟造成巨大損失;因而準確預測CME/激波的到達時間是空間天氣研究和預報的一個重要方面。作為國家重大科技基礎設施“空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測網(wǎng)”(子午工程二期)的標志性設備,稻城圓環(huán)陣太陽射電成像望遠鏡是目前全球規(guī)模最大的綜合孔徑射電望遠鏡,...
2024-02-01
為貫徹落實習近平總書記提出的“早出成果、多出成果,出好成果、出大成果”重要指示,進一步推動子午工程原創(chuàng)成果產(chǎn)出,大力推進子午工程科技創(chuàng)新水平,1月29日,子午工程2023優(yōu)秀成果評選會議在京召開,會議邀請了來自子午工程科技委和用戶委的14位委員作為評選專家,子午工程用戶委副主任曹晉濱院士擔任專家組組長,會議由子午工程中心主任李暉研究員主持。2023年度,子午工程數(shù)據(jù)服務于前沿科學研究和國家重大戰(zhàn)略需求,運行...
2023-07-19
子午工程團隊成員中國科學院地質與地球物理研究所研究團隊,利用子午工程東經(jīng)120°流星雷達鏈觀測數(shù)據(jù),在流星雨普查與中高層大氣動力學變化性等方面開展了一系列工作。在國內首次實現(xiàn)了從硬件建設到軟件開發(fā)的全流程流星雨探測,研究結果揭示了天龍座流星雨流星特征及爆發(fā)規(guī)律、獲取了中層頂區(qū)域重力波動量通量年際間變化、給出了非遷移大氣潮汐波動的逐日變化規(guī)律。相關工作已分別發(fā)表在學科權威期刊:《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》,《JGR: Atmospheres》和《Remote Sensing》上。第一作者為周旭博士后和李怡工程師,該成果被評選為子午工程2022年度優(yōu)秀成果。
“陪你去看流星雨落在這地球上”,流星雨的降臨給世人帶來種種浪漫遐想。其實,每天都有數(shù)不勝數(shù)的流星光臨地球,只是絕大部分在穿越大氣層時即“半道崩殂”。風過留聲,流星經(jīng)過應留痕,流星體進入地球大氣,經(jīng)歷濺射、碎裂、燒蝕和蒸發(fā)等過程,在高空產(chǎn)生持久的金屬離子層??茖W家們思考著能從這些“天外來物”的痕跡中獲得哪些信息呢?上世紀40年代有科學先驅開始嘗試用雷達來觀測流星,通過分析接收到流星余跡反射的無線電...
2023-06-06
子午工程團隊成員山東大學空間科學研究院張清和教授研究團隊,將子午工程高頻雷達數(shù)據(jù)與天基衛(wèi)星、地基測高儀數(shù)據(jù)相結合,研究了冷、熱云塊發(fā)生率對局地等離子體輸運和粒子沉降的不同依賴性關系,太空臺風的發(fā)生條件以及時空分布特征,以及夜間增強現(xiàn)象在中高緯地區(qū)主導的形成機制和影響因素。該系列成果相關學術論文已分別發(fā)表于空間物理專業(yè)期刊《Geophysical Research Letters》、《Frontiers in Astronomy and Space Sciences》和《JGR: Space Physics》上,第一作者分別為張端博士生、陸盛碩士生和趙凌新博士生。文章通訊作者均為張清和教授。該成果被評選為子午工程2022年度優(yōu)秀成果。
太陽風與地球磁層的相互作用過程可以直接映射到極區(qū)電離層,引起等離子體云塊、太空臺風等不均勻體和夜間增強等異?,F(xiàn)象。等離子體云塊是極區(qū)電離層最為常見的不均勻體,可分為熱云塊和冷云塊兩類;而太空臺風是一種在磁極點附近新發(fā)現(xiàn)的不均勻體,因其具有臺風氣旋狀的極光形態(tài)而得名。夜間增強是電離層電子密度日變化的異常行為,表現(xiàn)為F2層電子密度峰值在夜間由衰減轉為增強。這些結構、現(xiàn)象會影響無線電波在極區(qū)電離層的傳...
2023-05-26
【子午工程團隊成員中國科學院地質與地球物理研究所團隊,利用子午工程地基臺站的電離層測高儀、流星雷達、GNSS-TEC以及地磁觀測數(shù)據(jù),結合其他地基觀測臺網(wǎng)如南中國電離層不均勻體與閃爍觀測網(wǎng)(IONISE)、中國大陸構造環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡等數(shù)據(jù),對中國及周邊地區(qū)靜日和擾動日的多種電離層擾動結構和不均勻體進行觀測研究相關工作已分別發(fā)表在地球物理/空間物理專業(yè)期刊《JGR: Space Physics》、《Journal of Space Weather and Space Climate》、《Remote Sensing》、《Space Weather》和《Advanced Space Research》上。通訊作者分別為李國主研究員和劉立波研究員,第一作者分別為孫文杰高級工程師、劉立波研究員、楊雨嫣博士生、馬晗博士生和Tariq M. Arslan博士生。該成果被評選為子午工程2022年度優(yōu)秀成果?!?
電離層的等離子體密度受到等離子體產(chǎn)生率、等離子體復合率和輸運過程的影響。一般來講,日出之后由于光電離的作用,等離子體產(chǎn)生率較高,等離子體密度會逐漸增大,并在正午附近達到最大值;日落之后由于太陽輻射的消失,等離子體密度逐漸降低,在午夜附近達到最小值。然而,由于電離層自上受到來自太陽活動的影響,自下受到來自低層大氣和地球活動的影響,因此存在著各種時空尺度的擾動結構和不均勻體。而中國扇區(qū)所處的中低緯...
2023-01-20
【中國科學院國家空間科學中心太陽活動與空間天氣重點實驗室領域科學家何茂盛研究員及其合作者 Jeffrey M. Forbes教授,基于“子午工程”漠河站以及同緯度的德國朱利葉斯魯站的流星雷達觀測,發(fā)展了行星尺度波動的雙站臺探測技術,并利用該技術,首次觀測到了羅斯比波的二次諧波產(chǎn)生現(xiàn)象。該研究成果以“Rossby wave second harmonic generation observed in the middle atmosphere” 為題在線發(fā)表于《自然-通訊》(Nature Communications)上。該文章作為精選亮點被編輯推薦,并刊登在近期《自然-通訊》焦點內容頁面上Astronomy and planetary science (nature.com)】
羅斯比波又稱行星波,是旋轉流體中以科里奧利力為回復力沿緯向傳播的橫波(基本原理如圖1所示)。羅斯比波的時空尺度極長。其波長與載波流體的尺度相當,波動周期比載波流體的旋轉周期長。相關的探測需要在長時間段內對來自多個經(jīng)度扇區(qū)的載波流體進行連續(xù)和同步的監(jiān)測。此外,羅斯比波的耗散性和瞬態(tài)性使相關探測更具挑戰(zhàn)性。這使得羅斯比波成為近地空間中為數(shù)不多的在理論上先被預測之后才被觀測到的現(xiàn)象之一。圖1 羅斯比波...
2022-12-22
中高層大氣充滿了復雜的光化學及動力學過程,從中層區(qū)域的30公里延伸到100公里乃至更高的區(qū)域,伴隨出現(xiàn)很多重要而有趣的特征;主要分布在80-105km的大氣金屬層,包含鈉、鉀、鐵、鈣等多種成分。需要獲取原子、離子、風場、溫度多元參數(shù),從而進行金屬層演化,以及重力波,大氣環(huán)流相互作用等大氣動力學問題研究。在子午工程激光雷達一期工作基礎上,中國科學院國家空間科學中心、中科院武漢精密測量研究院、海南師大、中南民族...
2022-09-23
子午工程團隊成員中國科學技術大學薛向輝教授研究團隊,利用子午工程地基多臺站鈉激光雷達數(shù)據(jù)、電離層數(shù)字測高儀數(shù)據(jù),結合衛(wèi)星數(shù)據(jù)和全球模式對大氣金屬原子層和電離層偶發(fā)E層(即大氣金屬離子成分)開展了觀測和預報研究,包括:
(1)首次利用多臺站鈉激光雷達觀測鏈、衛(wèi)星觀測和大氣模式,系統(tǒng)開展了金屬鈉原子層的全球觀測和模式研究。通過分析鈉原子密度的全球時空分布特征及其隨高度、緯度和季節(jié)變化,比較金屬層原子和離子的時空變化規(guī)律,揭示了突發(fā)鈉層等現(xiàn)象背后的物理機制。
(2)建立了全球電離層偶發(fā)E層的經(jīng)驗模型,并利用北京電離層數(shù)字測高儀觀測數(shù)據(jù)對模型輸出進行標定和對比,驗證了模型結果的準確性。相關工作發(fā)表在歐洲地球科學聯(lián)合會《Atmospheric Chemistry and Physics》期刊和美國地球物理學會《Space Weather》期刊上,薛向輝教授為通訊作者,于秉坤博士為第一作者。
論文在發(fā)表后受到了全球學者的廣泛關注,榮獲2022年“Wiley中國開放科學高貢獻作者”獎。該成果被評選為子午工程2022年度優(yōu)秀成果。
距離地面三十公里以上的中高空大氣由于密度十分稀薄,極易受與人類日常生活息息相關的對流層天氣和太陽輻射、太陽風高能粒子事件等擾動而產(chǎn)生劇烈變化,直接影響航天器飛行軌道衰變和壽命。中高層大氣的研究,對空間活動和通訊定位系統(tǒng)的安全保障有重要意義。一百公里高度附近的中高層大氣屬于衛(wèi)星向下探不到、探空氣球向上夠不著的探測盲區(qū)。激光雷達是中高層大氣探測的主要手段,通過利用共振熒光激光雷達探測中高層大氣區(qū)域...