中間層和低熱層(MLT)是從中性大氣到電離層的過渡區(qū)域，既受低層大氣擾動影響，又受到太陽和地磁活動的影響。這導致MLT區(qū)域在物理機制上涵蓋了多尺度的動力學、電動力學、光化學等多種相互作用的過程，從而使得MLT區(qū)域的結構和變化異常復雜，一直是中高層大氣研究的重點和難點區(qū)域。由于受限于全球觀測的有限精度以及MLT區(qū)域環(huán)流的復雜性，研究人員對磁暴影響MLT區(qū)域溫度變化的研究主要集中在劇烈變化的高緯地區(qū)，缺乏對磁暴影響全球中低緯MLT區(qū)域的研究。2024年5月10日和2003年10月29日發(fā)生的超級磁暴(G5級)引起MLT區(qū)域背景溫度的變化顯著超過了觀測誤差和其它因素引起的溫度變化，為研究磁暴對全球MLT區(qū)域溫度的影響提供很好的機會。

太陽活動與空間天氣重點實驗室中高層大氣組徐寄遙研究員與河南師范大學劉曉教授等人合作利用TIMED衛(wèi)星上搭載的SABER探測器測量的溫度數(shù)據(jù)，結合本團隊以往對提取中高層大氣波動方法的理論和觀測基礎，研究了這兩次超級磁暴對全球MLT區(qū)域溫度影響，尤其是緯度和地方時依賴性。

研究發(fā)現(xiàn)，這兩個超級磁暴引起全球MLT區(qū)域背景溫度增加，而且增溫的大小與地方時密切相關。在早晨和傍晚，全球平均溫度增量分別超過20 K和15 K。高緯地區(qū)的溫度增量在早晨時較大，而中低緯地區(qū)的溫度增量在傍晚時較大(如圖1所示)。進一步的分析表明，溫度增量主要是由環(huán)流和垂直對流引起的絕熱加熱/冷卻引起。在磁平靜期MLT區(qū)域的本底環(huán)流在白天是赤道向的，在夜間是極向。在磁暴期間，由磁暴引起的附加環(huán)流起源于極光卵區(qū)域(~60-70°N)，并流向更高緯地區(qū)和中低緯地區(qū)。兩種環(huán)流的疊加導致垂直對流以及溫度增量依賴于地方時和緯度。

以上工作發(fā)表在國際期刊Geophysical Research Letters上。

圖1：109 km和98 km高度上平靜期和暴時溫度變化量(ΔT)的全球分布。第1和3列表示平靜期溫度變化量(全球平均溫度變化量小于1 K)。第2和4列表示暴時溫度變化量。第1和第2列表示地方時05:30前后的結果，第3和第4列表示地方時20:30前后的結果。

Citation：

Liu, X., Xu, J., Yue, J., Wang, W., & Moro, J. (2025). Mesosphere and lower thermosphere temperature responses to the May 2024 Mother's Day storm. Geophysical Research Letters, 52, e2024GL112179. https://doi.org/10.1029/2024GL112179

（供稿：天氣室）