地质地球所关于电离层经度变化的起源研究取得进展

　　电离层经度变化的起源一直以来都是国际高层大气物理研究的热点之一，而不同纬度带的经度变化特征及机制又完全不同。低纬电离层主要受E(电场)×B(磁场)电动力学过程的影响。中低纬的各种潮汐风场结构和电导率经度差异会导致电离层电场的经度差异，从而导致电子浓度的经度变化，如低层大气中DE3的非迁移潮汐过程会导致低纬电离层出现波数为四的经度结构。与低纬相比，中纬电离层经度差异绝对变化小，但相对差异较大。最近，MIT学者利用长达数十年的 Millstone非相干散射雷达测量的电离层资料和美国密集的GPS数据证明：即使北美地区都位于近磁极位置，其东西部电离层日变化仍然存在较大差异，该差异与北美地区磁偏角对纬向风场的调制作用有关(East-West Coast differences in total electron content over the continental US, Geophys. Res. Lett., 38, L19101, 551 doi:10.1029/ 2011GL049116)。北半球中纬磁偏角差异较大的区域除了北美地区，另一个在远东地区。

　　中科院地质与地球物理研究所地磁与空间物理研究室赵必强副研究员利用远东地区东经135°E和西经70°E三对测高仪及掩星资料研究了中国东西部电离层差异。研究表明(I)中国电离层电子浓度白天5-9月西部高于东部可达40%，而夜间东部高于西部仅15%;西部白天峰值高度高于东部约30-50km(如下图所示)。通过提取峰高和HWM计算的漂移贡献推算中国东西部差异可由地磁偏角分布调制的垂直风场漂移引起。(II)白天和夜间东西差异的年变化幅度和相位均与美洲地区结果有较大差异。(III)电离层电子浓度东西差异在远东与北美地区具有相反的太阳活动依赖性。

　　该结果证明北半球中纬电离层存在受磁偏角影响，波数为2的电离层经度变化，但远东和北美地区东西差异的气候学变化过程十分不同，显示中纬地区经度差异除纬向风场变化外可能还受其它机制的影响如中性大气化学成分的经度变化以及弱地磁扰动过程中极区能量注入的经度差异，这些假设的证实还需进一步研究。

　　该研究成果近期发表在美国地球物理期刊JGR-space physics (Zhao, B., M. Wang, Y. Wang, T. Yu, Z. Ren, X. Yue, J. Zhu, W. Wan, B. Ning, J. Liu, and B. Xiong (2012), East-West Differences in F-region Electron Density at Midlatitude: Evidence from the Far East Region, J. Geophys. Res., doi:10.1029/2012JA018235)

远东地区电离层2007-2008年夏季的三维分布和地磁偏角变化(虚线)