電離層是地球大氣部分電離的區(qū)域，其中存在復雜的不規(guī)則體結構。這些不規(guī)則體的出現，通常會對通信、授時、定位和導航系統等產生影響。因此研究這些不規(guī)則體的分布特征及其產生機制具有非常重要的科學意義和應用價值。中緯度電離層受到R-T 不穩(wěn)定性、中性風、梯度漂移不穩(wěn)定性等因素的影響，另外，磁暴和亞暴期間，對流和沉降區(qū)域向中緯度擴展，高緯的能量沉降變化會影響中緯電離層，同時低緯電離層的“噴泉”效應也可能影響到中緯電離層的變化特征。這些都使得中緯電離層的變化非常復雜。

　　中國科學院國家空間科學中心（以下簡稱“空間中心”）自主研制的佳木斯高頻相干散射雷達位于41.8°N，155.1°W（AACGM坐標系），地磁緯度相比SuperDARN在北美的8部中緯高頻雷達低10度左右，獨特的地理位置使它可以對北地磁緯45°以上的中緯度地區(qū)電離層不規(guī)則體運動特征進行長期連續(xù)觀測。近日，空間中心空間天氣學國家重點實驗室王瑋博士與合作者利用佳木斯高頻雷達數據，并結合SuperDARN日本北海道東高頻雷達的觀測數據對平靜期中緯度電離層不規(guī)則體的分布和對流特征進行了統計研究。

　　分析表明，在45°-65° MLAT范圍內，不規(guī)則體的分布特征表現為回波發(fā)生率夏季最高，冬季最低，且在昏側和夜側的發(fā)生率高于晨側和日側。夜側 中緯度不規(guī)則體對流以西向視線速度為主，分季和冬季的速度比夏季更強。一個有趣的發(fā)現是在地磁平靜期，磁緯45°-55°的范圍內雷達西向對流速度隨緯度的增加先減小，甚至反轉，然后再逐漸增大。這一現象主要發(fā)生在午夜附近，整個反轉區(qū)持續(xù)時間約為4-5小時。推測這可能與中性風發(fā)電機電場和高緯對流電場的滲透作用對中緯度電離層電場的影響有關。圖2 給出了地磁平靜期中緯度夜側電離層F層對流特征的示意圖。這項研究使人們對中緯度電離層對流的整體變化特征有了進一步的認識。

　　相關文章發(fā)表在國際知名期刊JGR上。該研究得到了國家自然科學基金，中國科學院空間科學先導專項，子午工程，國家重點實驗室專項研究基金等項目的支持。

圖1：平靜期，佳木斯雷達(上)和北海道東雷達(下)在3 - 5波束(左)和12 -14波束(右)方向上分別獲得了不同季節(jié)(夏、秋分、冬季)45°- 56°MLAT區(qū)域的夜側視線方向速度分布(Kp≤2+)。時間按逆時針方向分布。

　　

圖2：地磁平靜期中緯度夜側電離層F層對流示意圖。

　　Citation：Wang, W., Zhang, J.J., Wang, C., Nishitani, N., Yan, J.Y., Lan, A.L., Deng, X., & Qiu, H.B. (2022). Statistical Characteristics of mid-latitude Ionospheric Irregularities at Geomagnetic Quiet Time: Observations from the Jiamusi and Hokkaido East SuperDARN HF Radars. Journal of Geophysical Research, doi: 10.1029/2021JA029502

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