中性風(fēng)是影響電離層-熱大氣層系統(tǒng)中物質(zhì)傳輸、電流、動量和能量傳遞的關(guān)鍵因素。強磁暴期間，焦耳加熱和高能粒子沉降擴張至中緯度地區(qū)，引起中國區(qū)域大氣環(huán)流和中性成分的改變，會導(dǎo)致電離層正暴/負(fù)暴的現(xiàn)象。以往研究缺乏對中國區(qū)域的細(xì)致研究和分析，近些年來子午工程一期和二期的建立和完善，為中國區(qū)域精細(xì)化研究提供了條件。

近日，空間中心太陽活動與空間天氣全國重點實驗室空間天氣預(yù)報中心、空間天氣模式中心、電離層與中高層大氣研究室團隊與芬蘭奧盧大學(xué)蔡磊教授、克萊姆森大學(xué)魯嫻教授等人合作，基于子午二期的自主數(shù)據(jù)探究2024年母親節(jié)強磁暴期間中國區(qū)域中性風(fēng)的響應(yīng)，研究中性風(fēng)對電離層負(fù)暴的影響，分析電離層極區(qū)對流對中低緯中性風(fēng)的增強作用等。

圖1.中國區(qū)域子午工程地基臺站及周邊觀測設(shè)備分布。包含11個DCOI光學(xué)干涉儀（測量中性風(fēng)）、3對 CN-DARN 雷達(dá)（計算電離層對流）和77個GNSS接收機（反演TEC）。

結(jié)果表明，在母親節(jié)強磁暴的主相期間，子午工程首次觀測到經(jīng)向分量最大振幅約為 400 米/秒的強赤道向中性風(fēng)。在東亞扇區(qū)，5 月 10 日夜間，中國及鄰近地區(qū)上空的電離層負(fù)暴伴隨著這一增強的赤道風(fēng)。此外，電離層極區(qū)對流會擴張至 43° MLAT，東向離子速度在 50° MLAT 附近超過 800 米/秒。這會增強中國北部地區(qū)的緯向中性風(fēng)，位于亞極光區(qū)黎明側(cè)的子午工程光學(xué)干涉儀DCOI同時觀測到了230 m/s的東向風(fēng)速。在本次強磁暴期間，子午工程的多個光學(xué)干涉儀臺站觀測到了中性風(fēng)的波狀振蕩，這與暴時的 TADs 有關(guān)。

該研究充分利用子午工程自主數(shù)據(jù)，加深了我們對中國區(qū)域中性風(fēng)在強磁暴期間響應(yīng)的理解，并深入探索中性風(fēng)的暴時變化及其影響，為了解電離層-熱大氣層耦合系統(tǒng)的大氣動力學(xué)提供了寶貴的觀測數(shù)據(jù)和理論基礎(chǔ)。相關(guān)工作發(fā)表在期刊Journal of Geophysical Research: space physics上，論文第一作者為天氣室空間天氣預(yù)報中心特別研究助理王昕，通訊作者為羅冰顯研究員

文章信息及鏈接：Wang, X.*, Aa, E., Chen, Y., Zhang, J., Zhu, Y., Cai, L., Lu, X., Luo, B.*, et al. (2025). Midlatitude neutral wind response during the mother's day super‐intense geomagnetic storm in 2024 using observations from the chinese meridian project. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 130, e2024JA033574. https://doi.org/10.1029/2024JA033574

圖 2.  2024 年5月10日 子午工程光學(xué)干涉儀DCOI在HEJI臺站（地理位置：42.8°N, 83.7°E）和 YUZH臺站（地理位置：35.9°N，104.1°E）站觀測到的 250 km的中性風(fēng)變化。紅色圓圈表示經(jīng)向中性風(fēng)（a-b）和緯向中性風(fēng)（c-d），藍(lán)色圓圈表示相對應(yīng)的平靜期的風(fēng)場。

圖 3. 包含六臺子午工程 CN-DARN 雷達(dá)的所有北半球 SuperDARN 雷達(dá)數(shù)據(jù)計算電離層極區(qū)對流在平靜期（a）和強磁暴期間（b）分布。洋紅色的五角星和三角代表子午工程在中國北部HEJI臺站和YUZH臺站的光學(xué)干涉儀位置。黑色實線標(biāo)出了極區(qū)對流的邊界。

（供稿：天氣室）