東半球空間環(huán)境地基綜合監(jiān)測子午鏈（以下簡稱子午工程）是“十一五”國家重大科技基礎(chǔ)設(shè)施項(xiàng)目，也是我國第一個以鏈為主、鏈網(wǎng)結(jié)合的大型空間環(huán)境地基監(jiān)測系統(tǒng)。子午工程的綜合觀測數(shù)據(jù)為我國空間科學(xué)研究提供了第一手的系統(tǒng)數(shù)據(jù)積累和科學(xué)認(rèn)知。

近期，中科院國家空間科學(xué)中心王赤、張青梅等利用子午工程數(shù)據(jù)開展了磁暴期間電離層與等離子體層物質(zhì)交換的耦合研究，并取得重大進(jìn)展。該研究成果發(fā)表于美國學(xué)術(shù)期刊《地球物理研究》（Journal of Geophysical Research, JGR）。

研究組從漠河地磁脈動觀測數(shù)據(jù)中，反演出等離子體層在磁殼數(shù)L~2（大約1萬3千公里）赤道處的等離子密度變化。同時(shí)，通過電離層的垂測儀，得到了電離層F2層（約200 - 400公里）電子密度峰值；并通過GPS-TEC監(jiān)測儀，得到總電子含量。此外，統(tǒng)計(jì)分析子午工程2011年5個中等磁暴（-47nT < Dst < -103nT) 時(shí)，對電離層與等離子體層的同時(shí)觀測數(shù)據(jù)結(jié)果表明，磁暴期間等離子體密度有20%到50%的密度減少，而且電離層密度的減少總是發(fā)生在等離子體密度減少之前（見圖一）。初步分析認(rèn)為，等離子體層的消減是由于電離層物質(zhì)供給減少造成的，表明了磁暴期間電離層對等離子體層的物質(zhì)調(diào)控作用。該項(xiàng)研究是子午工程綜合監(jiān)測參數(shù)用來研究地球空間不同圈層耦合作用的典型事例。

《地球物理研究》評審人認(rèn)為：“該成果提供了對磁暴期間等離子體——電離層耦合的新認(rèn)識，是空間天氣理解和預(yù)報(bào)的重要部分。”。

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   圖一：磁暴期間電離層與等離子體層物質(zhì)交換過程

利用子午工程激光雷達(dá)數(shù)據(jù)，國家空間科學(xué)中心空間天氣學(xué)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室王繼紅等觀測到了北京上空罕見的雙鈉層現(xiàn)象。雙鈉層現(xiàn)象是由我國學(xué)者最先發(fā)現(xiàn)并自主命名的一種高空鈉層特殊現(xiàn)象，僅于2000年在武漢地區(qū)探測發(fā)現(xiàn)過一次。

利用子午工程北京激光雷達(dá)，研究組在近兩年的觀測時(shí)間里，共發(fā)現(xiàn)有17次雙鈉層現(xiàn)象。該項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)不僅證實(shí)了雙鈉層這一特殊現(xiàn)象可以在不同緯度出現(xiàn)，同時(shí)，研究組從多次觀測結(jié)果分析中獲得了該現(xiàn)象的諸多特征信息，如時(shí)間空間的演化特征、發(fā)生頻度的季節(jié)特征，以及與主鈉層及其它鈉層現(xiàn)象的關(guān)聯(lián)等。該結(jié)果還將在一定程度上為進(jìn)一步研究該現(xiàn)象的成因提供線索。

該項(xiàng)研究成果發(fā)表于美國學(xué)術(shù)期刊《地球物理快報(bào)》（Geophysical Research Letters，GRL）?！兜厍蛭锢砜靾?bào)》評審人認(rèn)為：“該論文足夠新奇，且令人激動，它將促進(jìn)和激發(fā)更多該領(lǐng)域的研究興趣。”

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（供稿：子午工程項(xiàng)目辦公室）

　　　　　  　圖二：2010年5月12日觀測到的雙鈉層現(xiàn)象